Buch: Leuchtstoffbasiertes Dosimetrieverfahren für elektronenbestrahlte Verpackungsmaterialien
Leuchtstoffbasiertes Dosimetrieverfahren für elektronenbestrahlte Verpackungsmaterialien
2018, 148  S., Softcover
TUDpress
ISBN 978-3-95908-134-4

Inhalt
Steigende Anforderungen an die Qualitätssicherung von Sterilisationsprozessen erfordern zuverlässige Überwachungssysteme. Die Anwendung klassischer Sterilisationsverfahren, wie beispielsweise Heiß- oder Dampfsterilisation, führt häufig zu Funktionsverlust und ist für empfindliche Medizinprodukte deshalb nicht praktikabel. Die Niedrigenergie-Elektronenstrahlsterilisation ist aufgrund ihrer Vorteile hinsichtlich Sicherheit, hoher Durchsatzgeschwindigkeiten und Anwendbarkeit für empfindliche Materialien eine viel versprechende Alternative. Die Technologie beruht auf ihrer abtötenden Wirkung auf mikrobielle Keime, die sich z. B. auf Oberflächen von Medizinprodukten oder Lebensmittelverpackungen befinden. Bis heute ist jedoch kein zuverlässiger in-situ-Beweis für die Elektronenstrahlsterilisation vorhanden. Um die Dosis von Elektronenstrahlen bei der Sterilisation zu messen, verwendet man u. a. Lumineszenz-, optische Film-, Elektronenspinresonanz- und kalorimetrische Dosimeter. Kommerzielle Dosimetersysteme weisen mehrere Nachteile in der Anwendung auf. Alanin-Dosimeter, basierend auf Elektronenspinresonanz, sind sehr zuverlässig und decken einen großen Dosisbereich ab, erfordern jedoch eine sehr teure Messausstattung und können nicht vor Ort ausgelesen werden. Optische Dosimeter zeigen Einschränkungen im detektierbaren Dosisbereich und einen zusätzlichen Erwärmungsschritt vor der Analyse, so dass eine in-situ-Auswertung ebenfalls nicht möglich ist. Außerdem sind sie empfindlich gegenüber UV-Bestrahlung im Umgebungslicht. Diese Arbeit verfolgt den Ansatz, die Elektronenstrahlsterilisation auf der Basis eines optisch aktiven Materials nachzuweisen, um die oben erwähnten Nachteile zu überwinden. Das optisch aktive Material muss ungiftig sein, eine geringe Teilchengröße aufweisen und seine optischen Eigenschaften während der Elektronenstrahlung ändern. Diese Eigenschaften werden in dem mit Ytterbium und Erbium dotierten Leuchtstoff Natriumyttriumfluorid kombiniert. Das mit seltenen Erden dotierte Fluorid gehört zu den aufwärtskonvertierenden Leuchtstoffen, zeigt stabile und charakteristische optische Eigenschaften und erweist sich als empfindlich für die Elektronenstrahlbehandlung. Ein weiterer Schritt zur industriellen Anwendung, die eine dosimetrische Auswertung in situ ermöglicht, ist die Integration des Leuchtstoffs in ein für medizinische Anwendungen geeignetes Packmittel. In dieser Arbeit wird ein optisches Kontrollsystem zur Elektronenstrahlsterilisation in Verpackungsmaterial vorgestellt. Dabei wird zunächst das optisch aktive Material auf seine Sensitivität gegenüber Elektronenbestrahlung untersucht, anschließend der Leuchtstoff in ein Verpackungsmaterial integriert und die resultierende Dosimeterfolie hinsichtlich mechanischer Eigenschaften, Siegelnahtfestigkeit, Biokompatibilität, Migrationsverhalten und ihrer Eignung als Dosimeter bewertet.

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