Qualitätsprüfung und Materialentwicklung

Die Mikrostruktur von Schutzmasken (hier die rasterelektronenmikroskopische Aufnahme der mittleren Lage einer OP-Maske mit schematischer Darstellung eines Corona-Virus) spielt eine wichtige Rolle für Tragekomfort und Filterwirkung. © Fraunhofer IMWS

Wechselträger für Atemmasken hat das Fraunhofer IMWS im Projekt »ProSchutz« hergestellt. © Fraunhofer IMWS

Das Fraunhofer-Institut für Mikrostruktur von Werkstoffen und Systemen IMWS unterstützt mit seiner Materialkompetenz bei der Bekämpfung der COVID-19-Pandemie. Das Institut arbeitet derzeit gemeinsam mit neun weiteren Fraunhofer-Instituten deutschlandweit an der Entwicklung neuartiger Schutztextilien. Hierbei werden innovative Ansätze der Schutzwirkung verfolgt, gleichzeitig soll der Tragekomfort optimiert werden. Bereits im Frühjahr hatte die Forschungseinrichtung Kliniken und den Krisenstab der Stadt Halle (Saale) unterstützt.

»Es ist uns ein dringendes Anliegen, mit unseren Kompetenzen und Kapazitäten einen Beitrag zur Bewältigung der COVID-19-Pandemie zu leisten. Schon seit Auftreten der ersten Corona-Fälle unterstützen wir deshalb dabei, geeignete Schutzmaterialien zu entwickeln, um vor allem besonders gefährdeten Menschen helfen und auf diese Weise die Auswirkungen der Krise verringern zu können«, sagt Prof. Matthias Petzold, kommissarischer Leiter des Fraunhofer IMWS.

Das auf Materialforschung spezialisierte Institut mit seinen rund 300 Beschäftigten engagiert sich dabei mit unterschiedlichen Projekten und Lösungsansätzen. Bereits während der ersten Infektionswelle im Frühjahr haben die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Fraunhofer IMWS für den Krisenstab der Stadt Halle (Saale) verschiedene Stoffmasken untersucht, die als semiprofessioneller Mund-Nase-Schutz in lokalen Textilwerkstätten gefertigt wurden. Das Institut hat zudem Wechselträger für Atemmasken entwickelt und gefertigt, die über einen Kooperationspartner vertrieben werden. In diese Kunststoff-Wechselträger können Tücher mit unterschiedlicher Filterwirkung eingelegt werden, die sich auch wiederverwenden lassen. Gemeinsam mit dem Universitätsklinikum Halle und der Hochschule Merseburg haben die Fachleute des Fraunhofer IMWS untersucht, wie Schutzausrüstung für medizinisches Personal, beispielsweise Spritzschutzmasken, per 3D-Druck gefertigt werden kann.

Besonders eng war die Zusammenarbeit mit dem Krankenhaus St. Elisabeth und St. Barbara in Halle, um den tatsächlichen Bedarf in der Klinik ermitteln und innovative Ansätze bereits im Einsatz erproben zu können. »Insbesondere in der ersten akuten Phase der Pandemie, als ein Mangel an Schutzausrüstung wie OP-Masken oder Einwegkitteln bestand oder drohte, haben wir spontan viele gute Ideen entwickelt und flexibel umgesetzt. Daraus sind auch etliche Ansatzpunkte für vielversprechende Weiterentwicklungen entstanden, die wir jetzt gemeinsam weiterverfolgen wollen«, sagt Dr. Sven Seeger, Chefarzt der Klinik für Geburtshilfe am Krankenhaus.

Intensive Gespräche innerhalb dieser Zusammenarbeit und mit anderen Partnern machten deutlich, dass für den Infektionsschutz von medizinischem Personal und gesundheitlich geschwächten Personen in Zeiten der Pandemie optimierte Schutzausrüstung benötigt wird, die sowohl hohen Tragekomfort (geringer Atemwiderstand, lange Nutzungszeiten) als auch hohe Barrierewirkung gegen Krankheitserreger bietet. Diesem Bedarf will das Fraunhofer IMWS in einem im November gemeinsam mit weiteren Fraunhofer-Instituten gestarteten Projekt begegnen, in dem neue, antiviral wirkende Schutztextilien entwickelt und bewertet werden.

»Wir wollen die Grundlagen für bessere Lösungen schaffen, gerade zum Schutz von aktuell besonders exponierten Berufs- und Risikogruppen, aber auch für mögliche künftige Pandemiesituationen. Dabei bringen wir insbesondere unsere Expertise in der Materialbewertung ein«, sagt Dr. Christian Schmelzer, Leiter des Geschäftsfelds »Biologische und Makromolekulare Materialien« am Fraunhofer IMWS. »Wir haben in sehr kurzer Zeit viele zusätzliche Kompetenzen für neue materialdiagnostische Fragestellungen aufgebaut und auch festgestellt, dass die bisher etablierten Prüfverfahren nicht immer für die schnelle, funktions- und einsatzfallorientierte Charakterisierung von Werkstoff- und Funktionseigenschaften während einer Pandemie geeignet sind. Neben verbesserten Materialien entwickeln wir deshalb auch neue Methoden.« Dazu zählen beispielsweise die Bewertung von Sterilisationsverfahren, neue Methoden zur Materialmodifizierung mittels Beschichtungen oder der Einsatz von Laserstreuungsmessung, akustischer Mikroskopie und 3D-Fluoreszenzmikroskopie zur Bewertung von optimaler Funktion sowie Sicherheits- und Gesundheitsanforderungen bei Schutztextilien.

Innerhalb des Programms »Fraunhofer vs. Corona« entwickeln neben dem Fraunhofer IMWS zahlreiche weitere Fraunhofer-Institute im gesamten Bundesgebiet mit ihrem technologischen Know-how Hilfsmaßnahmen zur Bewältigung der Pandemie.