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F R A U N H O F E R - I N S T I T U T F Ü R G R E N z F l ä c H E N - U N d B I O v E R F A H R E N S T E c H N I k I G B
Biologische Beurteilung von Medizin-produkten – prüfungen auf in-vitro-zytotoxizität nach din iso 10993-5
Akkreditiert durch:
Biokompatible Materialien
für Medizin und Medizintechnik
Die Entwicklung von Materialien und Geweben für den
Einsatz in der Medizin und Medizintechnik ist ein For-
schungsschwerpunkt am Fraunhofer IGB. Wir entwickeln
optimierte Implantatwerkstoffe beispielsweise aus beschi-
chteten Polymeren und stellen Trägerstrukturen her, auf
denen biologisches Gewebe wie Haut oder Knorpel in vitro
gezüchtetwerdenkann.DieMaterialoberflächenwerden
hierbei so eingestellt, dass sowohl eine optimale Zellvertei-
lung als auch Zelldifferenzierung erfolgt. Grundlage für
die Entwicklung und Überprüfung der Biomaterialien ist das
Verständnis der Interaktion zwischen biologischen Zellen
und extrazellulärer biologischer Matrix oder nichtbiologi-
schem Material.
Mit unseren langjährigen Erfahrungen haben wir am Fraun-
hoferIGBdieTestungvonBiokompatibilität/Zytotoxizitätnach
DIN EN ISO 10993-5:2009 als Serviceleistung etabliert. Um die
Biokompatibilität von Materialien in vitro zu überprüfen, set-
zen wir neben verschiedensten Zelllinien (DIN EN ISO 10993-5)
auch unser dreidimensionales Hautmodell ein, welches bereits
seit 2006 für die In-vitro-Zytotoxizitätsprüfung – in Anlehnung
an die DIN EN ISO 10993-5 – akkreditiert ist (Bild 1).
Beurteilung der
In-vitro-Zytotoxizität an Zellkulturen
Die Beurteilung der In-vitro-Zytotoxizität an Zellkulturen wird
mit Hilfe von Extrakten des zu testenden Materials ermittelt.
Dabei muss die Probenvorbereitung nach DIN EN ISO 10993-12
erfolgen. Die eingesetzte Zelllinie wird vor Versuchsdurchfüh-
rung auf Mycoplasmenfreiheit untersucht, um ein falsch-nega-
tives Ergebnis der Zytotoxizitätstestung durch kontaminierende
Mikroorganismen ausschließen zu können. Je nach Material
und dessen Beschaffenheit wird ein geeignetes Extraktions-
verhältnis gewählt. Drei identische Extraktionen desselben Ma-
terials werden unter standardisierten Bedingungen bei 37 °C
(±1 °C) durchgeführt. Die Extraktionsdauer wird der Material-
anwendung entsprechend angepasst. In der nachfolgenden
TestungwerdendiesogewonnenenOriginalextrakteund/oder
VerdünnungenaufeinemsubkonfluentenZellrasenbezüglich
ihres zytotoxischen Potenzials getestet. Die Proliferation der
Zellkultur wird mit Hilfe eines kolorimetrischen Tests bestimmt.
Anhand mitgeführter Kontrollen (Negativkontrolle, Positiv-
kontrolle, Blindlösung) wird die Proliferation der Zellen berech-
net und das zytotoxische Potenzial der Materialprobe unter Zu-
hilfenahme einer Zytotoxizitätsskala ermittelt (Bilder 2, 3 und 4).
Nach dem Mediz inproduktegesetz müssen Mediz inprodukte vor ihrem Inverkehrbr ingen zum Schutz
der Pat ienten zahlre ichen Prüfungen unterzogen werden. E ine dieser notwendigen Prüfungen ist der
Nachweis der Körperverträgl ichkeit (B iokompatibi l i tät ) , unabhängig davon, ob das Mediz inprodukt
für kurzzeit igen, langzeit igen oder gar dauerhaften Körperkontakt e ingesetzt wird.
2 Zytotoxizitätsskala.
Gradeinteilung Proliferation [%] Interpretation
0 100 - 81 % nicht zytotoxisch
1 80 - 71 % schwach zytotoxisch
2 70 - 61 % mäßig zytotoxisch
3 60 - 0 % stark zytotoxisch
(bzgl. Kontrolle)
1 3Probe 1 Probe 2 Probe 3 Probe 4 Blind Negativ-
kontrolle
100
80
6047,50
64,9775,33
95,74 92,36 100,00
40
20
0
Proliferation [%]
1 Akkreditierungsurkunde.
4 Toxizitätstest am 3-D-Haut-
äquivalent, histologische Schnitte.
Beurteilung der In-vitro-Zytotoxizität
am dreidimensionalen Hautmodell
Das Fraunhofer IGB verfügt über langjährige Erfahrungen
im Aufbau dreidimensionaler, organoider Testsysteme. An
unserem patentierten humanen Hautmodell (EU 00F36047)
aus primären dermalen und epidermalen Zellen kann die
Biokompatibilität eines Materials – in Anlehnung an die
DIN ISO 10993-5:2009 – mittels eines hauseigenen Verfah-
rens getestet werden. Hierbei wird das Material in direkten
Kontakt mit dem Hautmodell gebracht oder es erfolgt – wie
im Fall der Zellkultur – eine Inkubation mit dem Extrakt. Das
zytotoxische Potenzial des zu testenden Materials wird durch
Vergleich histologischer Schnitte von unbehandelten bzw.
mit einer toxischen Referenz behandelten Hautmodellen
ermittelt (Bild 4). Über eine für das Hautmodell gültige Zyto-
toxizitätsskala kann der Grad der Schädigung eingeschätzt
werden (Bild 5).
5 Zytotoxizitätsskala (dreidimensionales Hautmodell)
Gradeinteilung Interpretation Beurteilung organotypische Kultur zur Referenz
0 nicht keine morphologischen zytotoxisch Auffälligkeiten;stratifizierter epidermaler Aufbau
1 schwach wenige epidermale zytotoxisch Zellschichten sind abgelöst
2 stark fast die ganze epidermale zytotoxisch Zellschicht ist zerstört
der
zertifizierte Prüfbericht
Die Beurteilung der In-vitro-Zytotoxizität von Materialien
wird in einem ausführlichen Bericht beschrieben. Im Prüf-
bericht werden detaillierte Angaben zu den verwendeten
Materialien, der verwendeten Zellkultur (Angabe der Passa-
genzahl, Mycoplasmenfreiheit) und nicht zuletzt die Test-
parameter berücksichtigt. Die Einstufung des zytotoxischen
Potenzials des getesteten Materials sowie die korrekte Durch-
führung der Untersuchung werden mit der Unterschrift des
PrüfleitersbestätigtunddemAuftraggeberzurVerfügung
gestellt.
Dipl.-Biol. (t.o.) Sibylle Thude
PrüfleiterinakkreditierteTestsysteme
Telefon +49 711 970-4152
Prof. Dr. Heike Walles
Abteilungsleiterin Zellsysteme
Telefon +49 711 970-4157 (Sekretariat Fr. Riegger)
Kontakt
unbehandelt 30 s 60 s 90 s4
Fraunhofer-Institut
für Grenzflächen- und
Bioverfahrenstechnik IGB
Nobelstraße 12
70569 Stuttgart
Telefon +49 711 970-4401
Fax +49 711 970-4200
www.igb.fraunhofer.de
Institutsleiter
Prof. Dr. Thomas Hirth
Telefon +49 711 970-4400
Bildquellen: Titelbild: Rafael Kroetz
Unsere Leistungen im Überblick
Biologische Beurteilung von Medizinprodukten
nach DIN ISO 10993-5:2009 durch Prüfung der
In-vitro-Zytotoxizität
Probenvorbereitung nach DIN ISO 10993-12:2009,
einschließlich Sterilisation der gelieferten Materialien
mit 70 % Ethanol, Gamma- oder Dampfsterilisation
Test verschiedenster Materialien: Schlauchwände,
Spritzgussteile, Elastomere, Verschlüsse, Membranen,
Gewebe usw.
Test an humaner Hautzelllinie oder einem organoiden
humanen 3-D-Hautmodell für bessere Übertragbarkeit
AusführlicherPrüfberichtmitZertifikat
Qualitätssicherung
Qualifiziertes,geschultesPersonal
RäumeundAusstattungmitdefiniertemQualitätsstatus
DokumentationssystembasierendaufSpezifikationen
und Standardarbeitsanweisungen
ZertifizierteLieferanten/Dienstleister
Selbstinspektion
Regelmäßige Prüfung durch die
Deutsche Akkreditierungsstelle (DAkkS)
Referenzen | Kundenstimmen
»Mir war besonders wichtig, dass es einen ‚persönlichen‘
Ansprechpartner gab, über den die gesamte Korrespon-
denz läuft und der mit dem Auftrag bzw. Ablauf vertraut
ist. Die Reaktion auf meine Anfrage hin war prompt, die
Abwicklung des Auftrages wurde in unerwartet kurzer Zeit
und sehr zuverlässig durchgeführt. Solch ein Service ist
erfreulich!«
ANKATIT-ANKA Guss GmbH
»Für die hervorragende Zusammenarbeit bedanken wir
uns ganz herzlich. Sie haben das Projekt kompetent und
zügig vorangetrieben und uns stets mit Ihrer Erfahrung
zur Seite gestanden. Wir können Ihre Dienste jederzeit
uneingeschränkt weiter empfehlen.«
Courage und Khazaka electronic GmbH
