Autoklavierbare Glasklebtechnik für die Biotechnologie, Mikrobiologie und Medizintechnik

Abstract:
Der Dampfsterilisation kommt in der Biotechnologie, Mikrobiologie und Medizintech-nik eine Schlüsselstellung zu. Die dabei herrschenden Bedingungen stellen hohe Anforderungen an Werkstoff und Fügung. In der Laborpraxis wird neben Edelstahl der Glaswerkstoff Borosilikatglas am häufigsten verwendet. Aktuelle Glasfertigungstechnologien führen allerdings zu einer mangelnden geometrischen Reproduzierbarkeit, da beim Verschmelzen das Material großflächig erhitzt wird und sich verformt. Aufwendige Apparate wie Bioreaktoren bestehen zudem oft aus unterschiedlichen Materialien, die bislang aufwendig verspannt werden müssen. Daher sind viele Geometrien technisch nicht realisierbar oder ökonomisch betrachtet nicht sinnvoll.

Mit einer autoklavierbaren Glasklebtechnik können Präzisionshalbzeuge in geometrisch definierter Weise und Geometrien aus unterschiedlichen Werkstoffen ohne aufwendige Verspannung gefügt werden.

Durch ein Screening von 12 Klebstoffen in Kombination mit Borosilikatglas und Edelstahl 1.4301 sowie Quarzglas und Saphirglas konnten 4 Klebstoffe als autoklavierbeständig über 400 bzw. 800 Autoklavierzyklen ermittelt werden.

In weitergehenden Untersuchungen wurden deren Alterungsverhalten sowie der Einfluss verschiedener weiterer Faktoren auf die Langzeitbeständigkeit der Klebung ermittelt. Dabei konnte nachgewiesen werden, dass sowohl die Reinigung als auch die Kultivierung von Modellorganismen (Escherichia coli K12 und Hansenula polymorpha wt) zu keiner nennenswerten Beeinflussung der Langzeitbeständigkeit führen. Im Gegensatz dazu beschleunigen hohe Konzentrationen an Ethanol und Essigsäure, nicht zuletzt durch Korrosion, die Alterung der Klebung. Die so erzielten Erfahrungen dienten als Grundlage für die konstruktive Optimierung zweier Bioreaktoren, bei denen u. a. eine erhöhte geometrische Reproduzierbarkeit, eine vereinfachte Handhabung sowie eine Materialreduktion erzielt werden konnten. Die entwickelte Klebtechnik für autoklavierbare Glasverbindungen eröffnet somit vollkommen neue Konstruktionsmöglichkeiten im Bioreaktorbau und in der Medizintechnik.

Keywords:
glass bonding, autoclavable, biotechnology