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Biokompatible Silikone

Biokompatible Silikone: ISO 10993 und USP Class VI im Überblick

In der Medizintechnik steht die Patientensicherheit an oberster Stelle. Silikone, die in direktem oder indirektem Kontakt mit dem menschlichen Körper stehen, müssen strenge Anforderungen an die Biokompatibilität erfüllen. Dieser Leitfaden erklärt die beiden wichtigsten Standards – ISO 10993 und USP Class VI – und zeigt, worauf Entwickler bei der Material- und Verarbeitungsauswahl achten müssen.

Warum Biokompatibilität bei Silikonen entscheidend ist

Biokompatibilität bedeutet, dass ein Material keine schädlichen Reaktionen im lebenden Organismus hervorruft. Bei Medizinprodukten ist dies nicht nur eine Qualitätsfrage, sondern eine regulatorische Pflicht. Die europäische Medical Device Regulation (MDR 2017/745) und die US-amerikanische FDA verlangen nachweislich biokompatible Materialien für alle Produkte mit Körperkontakt.

Für Hersteller bedeutet dies: Ohne dokumentierte Biokompatibilitätsprüfung keine Marktzulassung. In der Schweiz prüft Swissmedic die Konformität mit den entsprechenden Normen im Rahmen des Zulassungsverfahrens. Auch haftungsrechtlich ist die Materialwahl kritisch – bei Zwischenfällen durch ungeeignete Materialien drohen erhebliche Schadenersatzforderungen und Reputationsverluste.

Silikone bieten von Natur aus viele Vorteile für medizinische Anwendungen: Sie sind chemisch inert, temperaturbeständig, alterungsstabil und weisen eine geringe Oberflächenenergie auf. Doch nicht jedes Silikon ist automatisch biokompatibel. Entscheidend sind Rohstoffqualität, Additive, Katalysatorsysteme und die Verarbeitung.

ISO 10993: Die Normenreihe erklärt

Die ISO 10993 ist eine international anerkannte Normenreihe zur biologischen Beurteilung von Medizinprodukten. Sie umfasst über 20 Teile, die verschiedene Aspekte der Biokompatibilität abdecken. Für Silikone sind besonders relevant:

  • ISO 10993-1: Grundlegende Bewertung und Testauswahl basierend auf Kontaktart (Haut, Schleimhaut, Blut) und Kontaktdauer (kurzzeitig <24h, längerfristig 24h-30d, dauerhaft >30d)
  • ISO 10993-5: Prüfungen auf Zytotoxizität (Zelltoxizität) – der Basistest für nahezu alle Materialien
  • ISO 10993-10: Prüfungen auf Irritation und Hauttoxizität – wichtig für Produkte mit Hautkontakt
  • ISO 10993-11: Tests auf systemische Toxizität – für Implantate und Produkte mit längerfristigem Körperkontakt

Ein häufiges Missverständnis: ISO 10993 ist kein "Zertifikat für ein Material", sondern ein Prüfkonzept für das fertige Medizinprodukt in seiner finalen Konfiguration. Ein Silikonschlauch kann in einem Gerät als biokompatibel gelten, in einem anderen jedoch nicht – abhängig von Sterilisationsmethode, Kontaktdauer und weiteren Komponenten.

Device Master Record beachten

Die Biokompatibilitätsprüfung bezieht sich immer auf das definierte Endprodukt gemäss Device Master Record (DMR). Änderungen an Material, Verarbeitung oder Sterilisation erfordern eine Neubewertung der Biokompatibilität. Dokumentieren Sie alle Materialspezifikationen und Lieferantenwechsel sorgfältig.

USP Class VI: Der US-Standard

Die United States Pharmacopeia (USP) Class VI ist ein älterer, aber in den USA weiterhin sehr verbreiteter Standard für biokompatible Materialien. Er umfasst drei Haupttests:

  • Systemic Injection Test: Extrakte des Materials werden Mäusen injiziert, Überwachung auf toxische Reaktionen
  • Intracutaneous Test: Injektion unter die Haut von Kaninchen zur Prüfung auf lokale Irritation
  • Implantation Test: Materialproben werden subkutan implantiert und nach mehreren Wochen histologisch untersucht

USP Class VI gilt als sehr strenger Test, der jedoch weniger differenziert ist als ISO 10993. Er bewertet das Material pauschal, ohne zwischen verschiedenen Kontaktarten zu unterscheiden. Ein Material, das USP Class VI besteht, erfüllt in der Regel auch viele Anforderungen der ISO 10993 – umgekehrt ist dies nicht zwingend der Fall.

Wann welcher Standard? Für den europäischen Markt ist ISO 10993 massgeblich. US-amerikanische Kunden und die FDA fordern oft zusätzlich USP Class VI. Viele Hersteller biokompatibeler Silikone lassen beide Tests durchführen, um globale Marktakzeptanz sicherzustellen.

ISO 10993 vs. USP Class VI: Direkter Vergleich

Kriterium ISO 10993 USP Class VI
Herkunft International (ISO), europäisch präferiert USA (United States Pharmacopeia)
Testumfang Modular, risikobasiert nach Kontaktart und -dauer Drei Standardtests für alle Materialien
Flexibilität Hoch – Tests werden nach Anwendung ausgewählt Niedrig – immer dieselben drei Tests
Akzeptanz Weltweit, insbesondere EU, Schweiz, Asien USA, zunehmend auch international anerkannt
Testdauer Je nach Teilen 2–12 Wochen Typisch 4–6 Wochen
Kosten Variabel, abhängig von gewählten Tests (CHF 5'000–25'000) Fest, ca. CHF 8'000–12'000
Regulatorische Gültigkeit MDR/IVDR-konform, FDA akzeptiert FDA-konform, nicht immer ausreichend für EU

Materialtypen: Welche Silikone sind biokompatibel?

Nicht alle Silikontypen eignen sich für medizinische Anwendungen. Entscheidend sind Reinheit, Vernetzungssystem und verwendete Additive:

RTV-2 Additionsvernetzende Silikone

Zweikomponentige, bei Raumtemperatur vulkanisierende Silikone mit Platin-Katalysator. Sie härten ohne Abspaltung von Nebenprodukten aus und erreichen hohe Reinheitsgrade. Bluesil RTV 141 und ähnliche Produkte sind in biokompatiblen Varianten verfügbar. Typische Anwendungen: Prototypen, Dichtungen, Abformmassen für Epithesen.

LSR (Liquid Silicone Rubber)

Flüssigsilikone für Spritzguss, ebenfalls platin-vernetzt. Höchste Reinheit und Reproduzierbarkeit, ideal für Grossserien. Standard in der Medizintechnik für Katheter, Ventile, Membranen, Babyartikel. Prozesstemperaturen 150–200°C ermöglichen schnelle Zykluszeiten.

HTV (High Temperature Vulcanizing)

Hochtemperatur-vernetzende Festsilikone. Härten bei 150–200°C aus, verfügbar in biokompatiblen Grades. Einsatz für Schläuche, Formteile, textile Beschichtungen. Meist peroxid-vernetzt, daher ist gründliche Nachvernetzung kritisch.

Silikongele

Sehr weiche Silikone (Shore 00), nicht vollständig vernetzt. Einsatz in Narben-Patches, Polsterkissen für Prothesen, Wearable-Sensoren. Biokompatible Gele müssen besonders rein sein, da sie oft grossflächigen Hautkontakt haben.

Wichtig: Biokompatibilität ist keine inhärente Materialeigenschaft, sondern abhängig von Rohstoffcharge, Herstellungsprozess und Nachbehandlung. Verlangen Sie vom Lieferanten Material Data Sheets und Biokompatibilitäts-Unterlagen.

Verarbeitungshinweise für biokompatible Silikone

Selbst das beste biokompatible Silikon kann seine Eigenschaften verlieren, wenn die Verarbeitung nicht stimmt. Zentrale Anforderungen:

Reinraumumgebung

Medizinprodukte sollten mindestens in ISO-Klasse 8 (Reinraumklasse 100'000) verarbeitet werden. Partikel, Fasern und mikrobielle Kontamination müssen vermieden werden. Tragen Sie Handschuhe – Hautkontakt hinterlässt Fette und Proteine.

Kontaminationsvermeidung

Verwenden Sie separate Werkzeuge und Mischbehälter nur für biokompatible Materialien. Silikone nehmen leicht Weichmacher aus PVC-Schläuchen oder Reste von Trennmitteln auf. Diese Migranten können Biokompatibilitätstests negativ beeinflussen.

Post-Cure (Nachhärtung)

Nach der Vernetzung verbleiben oft flüchtige Bestandteile (VOCs) im Material. Eine thermische Nachbehandlung (typisch 4h bei 200°C oder 24h bei 150°C) reduziert Restmonomere und niedermolekulare Silikone. Dies verbessert nicht nur die mechanischen Eigenschaften, sondern auch die Biokompatibilität.

Extraktion

Manche Hersteller führen zusätzlich eine Lösungsmittelextraktion (z.B. mit Hexan oder Ethanol) durch, um extrahierbare Substanzen zu entfernen. Dies ist besonders wichtig bei Implantaten. Beachten Sie jedoch, dass aggressive Reinigung auch die Materialstruktur beeinflussen kann.

Anwendungen biokompatibeler Silikone in der Medizintechnik

Biokompatible Silikone haben sich in zahlreichen medizinischen Bereichen etabliert:

Implantate

Brustimplantate, Gelenkersatz-Komponenten, Cochlea-Implantate, Hydrozephalus-Shunts. Hier sind höchste Anforderungen an Langzeitstabilität und Gewebeverträglichkeit gestellt. Typisch LSR mit vollständiger ISO 10993-Testung.

Katheter und Schläuche

Urinkatheter, Venenkatheter, Ernährungssonden, Drainageschläuche. Die glatte Oberfläche von Silikon reduziert Thromboserisiko und Biofilmbildung. Platinvernetzung verhindert zytotoxische Rückstände.

Prothesen und Orthesen

Epithesen (Finger-, Nasen-, Ohrprothesen), Einlagen, Liner für Beinprothesen. Silikon erlaubt hautähnliche Haptik und Transluzenz. Biokompatibilität über viele Jahre Tragezeit muss gewährleistet sein.

Wearable Medical Devices

Gehäuse für Insulinpumpen, Sensorpflaster, Smartwatch-Armbänder für Vitalmonitoring. Silikongele oder weiche RTV-2 für Hautkontakt, auch bei Schwitzen und Bewegung.

Diagnostikgeräte

Dichtungen in Blutanalyse-Geräten, Membranen in Lab-on-Chip-Systemen, Schläuche in Dialysemaschinen. Keine direkte Patientenexposition, aber Kontakt mit Körperflüssigkeiten erfordert Biokompatibilität.

Sterilisationsverfahren und ihre Auswirkung auf Silikone

Medizinprodukte müssen steril in den Verkehr gebracht werden. Die Wahl des Sterilisationsverfahrens beeinflusst die Materialeigenschaften:

Verfahren Temperatur/Methode Eignung für Silikone Auswirkungen
Autoklavieren 121–134°C, Sattdampf, 15–30 min ✓ Sehr gut geeignet Keine Schädigung, evtl. leichte Verfärbung bei hellen Materialien
Gammastrahlung 25–50 kGy ionisierende Strahlung ✓ Geeignet, aber Prüfung nötig Kann Vernetzungsgrad erhöhen (Verhärtung) oder Ketten spalten (Erweichung), abhängig von Dosis und Formulierung
Ethylenoxid (EtO) 37–63°C, EtO-Gas, mehrere Stunden ✓ Sehr gut geeignet Keine mechanische Veränderung, aber ausreichende Ausgasung nötig (EtO-Rückstände sind toxisch)
Plasma (H₂O₂) 40–50°C, Wasserstoffperoxid-Plasma ✓ Geeignet Sehr schonend, keine Rückstände, aber langsamer Prozess

Empfehlung: Prüfen Sie die Materialeigenschaften nach der Sterilisation erneut. Zugfestigkeit, Dehnung und Shore-Härte können sich ändern. Dokumentieren Sie die validierte Sterilisationsmethode im Device Master Record und weichen Sie nicht davon ab.

Häufig gestellte Fragen (FAQ)

Nein. Lebensmittelechtheit (FDA CFR 21, EU 10/2011) bedeutet, dass ein Material für Kontakt mit Lebensmitteln zugelassen ist – es prüft Migration von Substanzen in Nahrungsmittel. Biokompatibilität testet biologische Reaktionen (Zytotoxizität, Sensibilisierung, systemische Toxizität). Ein lebensmittelechtes Silikon ist nicht automatisch biokompatibel und umgekehrt. Für Medizinprodukte ist nur Biokompatibilität relevant.

Die Dauer hängt vom gewählten Standard ab. USP Class VI benötigt typisch 4–6 Wochen, da Implantationstests mehrere Wochen Beobachtung erfordern. ISO 10993 Tests variieren: Zytotoxizität (Teil 5) ist in 1–2 Wochen abgeschlossen, systemische Toxizität oder Implantationstests (Teil 6, 11) können 8–12 Wochen dauern. Planen Sie für eine vollständige Prüfung 3–4 Monate ein, inklusive Probenvorbereitung und Berichtserstellung.

Hochwertige, vollständig vernetzte und nachgehärtete Silikone sind sehr langzeitstabil. Sie widerstehen UV-Strahlung, Oxidation und Hydrolyse besser als die meisten anderen Polymere. Allerdings können mechanische Beanspruchung (Dehnung, Kompression), aggressive Medien (starke Säuren/Laugen) oder extreme Temperaturen langfristig zu Eigenschaftsänderungen führen. Für Implantate werden Langzeitstudien über 10+ Jahre gefordert. Accelerated Aging Tests (z.B. Lagerung bei 70°C) simulieren Alterung und helfen, die Lebensdauer zu prognostizieren.

Die Kosten variieren stark nach Umfang. Eine Basis-Zytotoxizitätsprüfung (ISO 10993-5) kostet ca. CHF 2'000–3'000. Eine vollständige ISO 10993-Testreihe für ein Implantat (Teil 5, 6, 10, 11, evtl. 3, 4, 18) kann CHF 20'000–40'000 kosten. USP Class VI liegt bei CHF 8'000–12'000. Hinzu kommen Kosten für Probenherstellung, Versand, toxikologische Bewertung (Biological Evaluation Report) und ggf. Nachprüfungen. Nutzen Sie bestehende Daten des Materiallieferanten, um Kosten zu reduzieren – viele Hersteller bieten Master Files an.

Ja, aber mit Einschränkungen. Farbpigmente müssen selbst biokompatibel sein. Anorganische Pigmente (Eisenoxide, Titandioxid) sind meist unkritisch. Organische Farbstoffe können problematisch sein, wenn sie migrieren oder zytotoxisch wirken. Jede Farbzugabe verändert die Materialzusammensetzung und erfordert theoretisch eine Neubewertung der Biokompatibilität. In der Praxis akzeptieren Behörden oft Daten für das ungefärbte Basismaterial, wenn die Pigmentkonzentration gering ist (<1%) und der Pigmenthersteller Biokompatibilitäts-Dokumentation liefert. Für hautfarbene Epithesen sind speziell zertifizierte Pigmentsysteme erhältlich.

Biokompatible Silikone für Ihre Medizintechnik-Anwendung

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SILITECH AG, Florian Liechti 16. Februar 2026
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