Medische producten zoals bloedzakken en slangen zijn vaak gemaakt van zacht PVC, een plastic dat ftalaatweekmakers bevat, waarvan wordt vermoed dat ze schadelijk zijn voor de menselijke gezondheid. Deze stoffen zijn niet chemisch gebonden aan het polymeer, wat betekent dat ze in de bloedzakken kunnen uitlogen en zo in contact komen met menselijke cellen. Een nieuwe methode ontwikkeld aan het Fraunhofer Institute for Surface Engineering and Thin Films IST voorkomt dat deze schadelijke stoffen migreren naar de omringende media.

Weekmakers zijn te vinden in veel alledaagse voorwerpen, maar ook in medische producten. Ze worden toegevoegd aan polymeren om materialen meer elasticiteit en flexibiliteit te geven. Bloedzakken en medische slangen bevatten vaak DEHP (diethylhexylftalaat), een PVC-additief dat de menselijke gezondheid nadelig kan beïnvloeden. De EU heeft DEHP geclassificeerd, een lid van de ftalatenklasse van stoffen, als giftig voor de voortplanting. Fabrikanten moeten daarom goedkeuring krijgen om deze weekmaker in de EU te mogen gebruiken, en het is verboden voor gebruik in cosmetica en speelgoed. Hoe dan ook, het wordt nog steeds gevonden in zacht PVC, die wordt gebruikt om bloedzakken te maken. "Zacht PVC bevat maar liefst 40 gew.% DEHP-weekmakers. Omdat de weekmakermoleculen niet chemisch aan het PVC zijn gebonden, ze kunnen migreren naar de omgeving, " zegt dr. Thomas Neubert, een natuurkundige bij Fraunhofer IST in Braunschweig. Hij en zijn collega's gebruiken plasmaprocessen onder atmosferische druk om de moleculaire structuur van de weekmaker op het plastic oppervlak te wijzigen en de moleculen zo te verknopen dat de schadelijke stof niet door het verknoopte rooster kan gaan. "We produceren reactieve soorten en hoogenergetische UV-straling in het plasma. Deze dringen door in het PVC-oppervlak en verbreken de chemische bindingen in de weekmakermoleculen, die vervolgens binden met de aangrenzende moleculen. Het resulterende netwerk vormt een beschermende barrière die DEHP niet kan binnendringen, " legt Neubert uit. Het PVC zelf is niet gewijzigd - de mechanische eigenschappen blijven behouden.

95% barrière-effect

De tests van de onderzoekers toonden aan dat de migratie van weekmakers uit zacht PVC met 95% kon worden verminderd. Om het barrière-effect te bepalen, de behandelde PVC-films worden opgeslagen in n-decaan, een oplosmiddel, gedurende twee uur om de hoeveelheid gemigreerde weekmakers vast te stellen. Om de stabiliteit van de barrières op lange termijn te testen, de behandelde zachte PVC-films werden vier maanden in de lucht bewaard. Ze ontdekten dat het geproduceerde moleculaire netwerk niet oplost, en het barrière-effect van 95% blijft behouden. De tests zijn uitgevoerd met PVC-films die worden gebruikt om bloedzakken te maken. Deze resultaten kunnen ook worden geëxtrapoleerd naar andere ftalaatweekmakers, zoals TOTM (tri-(2-ethylhexyl)trimellitaat) of DINP (diisononylftalaat).

Atmosferische druk plasmabehandeling

Maar hoe werkt dit proces in detail? Om te voorkomen dat de weekmakers migreren, Neubert en zijn team gebruiken diëlektrische barrièreontladingen bij atmosferische druk. Hierbij wordt de PVC-film tussen twee metalen elektroden met een diëlektrische barrière geplaatst. De onderzoekers zetten op elke elektrode een hoge wisselspanning van enkele duizenden volts, waarop een diëlektrische barrièregasontlading optreedt in de gasspleet tussen de elektroden. "In het resulterende plasma, we produceren kortegolf UV-straling die de weekmakermoleculen afbreekt. De molecuulfragmenten willen met elkaar reageren en een gaas vormen, ", zegt Neubert. Als procesgas wordt zuiver argon gebruikt, die gemakkelijk te ioniseren en relatief goedkoop is.

voor Neubert, plasmabehandeling met atmosferische druk is het instrument bij uitstek, omdat het aanzienlijk zuiniger is dan coatingprocessen, wat ook de migratie van weekmakers zou kunnen voorkomen. “Coatingprocessen moeten aan hoge eisen voldoen. Coatings moeten hier extreem goed hechten en flexibel zijn. ze moeten een uitgebreid goedkeuringsproces voor medische producten doorstaan." De onderzoeker en zijn team zijn momenteel bezig om hun proces geschikt te maken voor industrieel gebruik en het voldoende te versnellen om enkele meters PVC-folie per seconde te kunnen verwerken in roll-to- rol verwerking.