Medicinska produkter som blodpåsar och slangar är ofta tillverkade av mjuk PVC, en plast som innehåller ftalatmjukgörare, som misstänks vara skadliga för människors hälsa. Dessa ämnen är inte kemiskt bundna till polymeren, vilket innebär att de kan läcka ut i blodpåsarna och därmed komma i kontakt med mänskliga celler. En ny metod utvecklad vid Fraunhofer Institute for Surface Engineering and Thin Films IST förhindrar dessa skadliga ämnen från att migrera in i omgivande media.

Mjukgörare finns i många vardagsföremål, men även inom medicinska produkter. De läggs till polymerer för att ge material större elasticitet och flexibilitet. Blodpåsar och medicinska slangar innehåller ofta DEHP (dietylhexylftalat), en PVC-tillsats som kan påverka människors hälsa negativt. EU har klassificerat DEHP, en medlem av ftalaterklassen av ämnen, som giftig för reproduktion. Tillverkare måste därför erhålla godkännande för att använda denna mjukgörare i EU, och det är förbjudet att använda i kosmetika och leksaker. Ändå, det finns fortfarande i mjuk PVC, som används för att göra blodpåsar. "Mjuk PVC innehåller så mycket som 40 viktprocent DEHP-mjukgörare. Eftersom mjukgörarmolekylerna inte är kemiskt bundna till PVC, de kan migrera in i miljön, " säger Dr Thomas Neubert, en fysiker vid Fraunhofer IST i Braunschweig. Han och hans kollegor använder plasmaprocesser vid atmosfärstryck för att modifiera mjukningsmedlets molekylära struktur på plastytan och för att tvärbinda molekylerna på ett sätt som förhindrar att det skadliga ämnet passerar genom det tvärbundna gittret. "Vi producerar reaktiva ämnen och UV-strålning med hög energi i plasman. Dessa tränger in i PVC-ytan och bryter de kemiska bindningarna i mjukgörarmolekylerna, som sedan binder med de intilliggande molekylerna. Det resulterande nätet bildar en skyddande barriär som DEHP inte kan penetrera, " förklarar Neubert. PVCn i sig är inte modifierad - dess mekaniska egenskaper bevaras.

95 % barriäreffekt

Forskarnas tester visade att migration av mjukgörare från mjuk PVC kunde minskas med 95 %. För att fastställa barriäreffekten, de behandlade PVC-filmerna lagras i n-dekan, ett lösningsmedel, i två timmar för att identifiera mängden migrerade mjukgörare. För att testa barriärernas långsiktiga stabilitet, de behandlade mjuka PVC-filmerna lagrades i luft i fyra månader. De fann att det producerade molekylära nätet inte löses upp, och barriäreffekten på 95 % bevaras. Testerna utfördes med PVC-filmer som används för att tillverka blodpåsar. Dessa resultat kan också extrapoleras till andra ftalatmjukgörare, såsom TOTM (tri-(2-etylhexyl) trimellitat) eller DINP (diisononylftalat).

Atmosfäriskt tryck plasmabehandling

Men hur fungerar denna process i detalj? För att förhindra att mjukgörare migrerar, Neubert och hans team använder dielektriska barriärurladdningar vid atmosfärstryck. Detta innebär att PVC-filmen placeras mellan två metallelektroder med en dielektrisk barriär. Forskarna applicerar en hög växelspänning på flera tusen volt på varje elektrod, vid vilken en dielektrisk barriärgasurladdning sker i gasgapet mellan elektroderna. "I den resulterande plasman, vi producerar kortvågig UV-strålning som bryter isär mjukgörarmolekylerna. Molekylfragmenten vill reagera med varandra och bilda ett nät, " säger Neubert. Ren argon används som processgas, som är lätt att jonisera och relativt billigt.

För Neubert, plasmabehandling med atmosfärstryck är det valda instrumentet, eftersom det är betydligt mer ekonomiskt än beläggningsprocesser, vilket också skulle kunna förhindra migration av mjukgörare. "Beläggningsprocesser måste uppfylla höga krav. Beläggningar måste fästa extremt väl och vara flexibla. Dessutom, de måste klara en utarbetad godkännandeprocess för medicinska produkter." Forskaren och hans team arbetar för närvarande med att göra sin process lämplig för industriell användning och att påskynda den tillräckligt för att möjliggöra behandling av flera meter PVC-film per sekund i roll-to- rullbearbetning.