Medizin und Life Science

Photonische Verfahren finden sich in einer Vielzahl medizinischer und biotechnologischer Anwendungen. Angefangen von direkten, medizinischen Therapien, bei denen Laserstrahlung und Licht für chirurgische Prozesse und für biostimulatorische Anregungsverfahren verwendet werden, finden sich optische Verfahren vor allem in der Diagnostik. Dabei ist die Lasermedizin die vielleicht bekannteste photonische Applikation, da sie mit der Bevölkerung direkt in Kontakt kommt. Themen wie LASIK, Netzhautkoagulation, photodynamische Therapie sowie Falten- und Tattoo-Entfernung sind in der breiten Öffentlichkeit durchaus bekannt und gehören weithin zum therapeutischen Ansatz. Hier entwickeln die Institute des Fraunhofer-Verbunds Light & Surfaces neue Verfahren und medizinisch-therapeutische Systeme, die häufig zusammen mit den Instituten des Fraunhofer-Verbunds Life Science zur Anwendung gebracht werden. 

Neben diesen therapeutischen Verfahren liegt ein großer Schwerpunkt der Entwicklungen auf den diagnostischen und analytischen Verfahren. Hier kommen vor allem spektroskopische Verfahren, wie die Plasma-, Raman- oder die Fluorenzspektroskopie zum Einsatz, mit denen Strukturdaten von Proteinen, Bindungszustände und optische Marker detektiert werden können, welche sowohl für mediznische als auch für biotechnologische Verfahren eingesetzt werden. 

Laser- und plasmatechnische Verfahren werden darüber hinaus in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt, um medizintechnische Produkte herzustellen. Das Spektrum reicht hier von generativen Verfahren, mit denen patientenspezifische Implantate generiert werden können, bis hin zu Schneid- und Schweißverfahren, mit denen Stents erzeugt und beispielsweise Herzschrittmacher gefügt werden können. 

Mittels plasma- und lasertechnischen Verfahren werden biofunktionale Beschichtungen auf Oberflächen aufgebracht oder gezielt Veränderungen der Oberflächeneigenschaften, beispielsweise zur Erhöhung der Verträglichkeit für das biologische Umfeld von Implantaten (Biokompatibilität), erzeugt. Die Behandlung medizintechnischer Produkte mit niederenergetischen Elektronen hat sich zudem als ein effektives Werkzeug zur Keimminderung und Sterilisation von Verpackungen, Implantaten und medizinischen Geräten, sowie zur Inaktivierung von flüssigen Erreger-Suspensionen erwiesen. In der biomedizinischen Laboreinheit können behandelte Oberflächen direkt auf ihre Biokompatibilität, antibakteriellen Eigenschaften und ihren Sterilisationsgrad geprüft werden.