Verpackungen dienen maßgeblich dem Schutz von Produkten vor Einflüssen der äußeren Umgebung. Zudem wird meist eine Informations- und Kommunikationsfunktion erfüllt. Neben diesen Grundfunktionen bieten sogenannte intelligente Verpackungen zusätzlich das Potenzial, die Qualität der verpackten Produkte zu bestätigen, Transportbedingungen zu überwachen und zu dokumentieren. Während die Anwendung dieser Verpackungssysteme in einigen Industriesektoren bereits etabliert ist, werden im Gesundheitssektor trotz vielversprechender Anwendungsmöglichkeiten kaum intelligente Verpackungen verwendet. Insbesondere im europäischen Raum ist der Einsatz noch überschaubar. Für den Krankenhausbereich bieten intelligente Verpackungssysteme jedoch einige Vorteile.

Leistungsumfang intelligenter Verpackungssysteme

Im Rahmen von intelligenten Verpackungssystemen können verschiedene Technologien zum Einsatz kommen. Meist werden diese in die Gruppen der Datenträger, Sensoren und Indikatoren unterschieden, die teilweise auch in Kombination verschiedene Einsatzmöglichkeiten bieten. Datenträger werden für die Informationsspeicherung und -übermittlung entlang der Transportwege eingesetzt. Dazu gehören z. B. Barcode- und Radio-Frequency-Identification (RFID) – Etiketten, die Informationen über Lagerung und Transport des Produktes speichern können. Hingegen wird die Gruppe der Sensoren in den Verpackungen eingesetzt, um Veränderungen in der Produktumgebung zu registrieren. Dabei können beispielweise Zeit und Temperatur, pH-Wert oder die Anwesenheit bestimmter Stoffe (unter anderem Sauerstoff, Schwefelwasserstoff oder Kohlenstoffdioxid) überwacht werden. Die Gruppe der Indikatoren kann Veränderungen am und um das Produkt anzeigen, beispielsweise indem ein Temperaturanstieg visuell und irreversibel durch einen Farbwechsel des Indikators signalisiert wird. Während Sensoren solche Veränderungen auch quantitativ dokumentieren können, zeigen Indikatoren die Veränderungen lediglich an und besitzen keine Speicherfunktion der gemessenen Daten. Denkbar sind auch intelligente Medikamentenverpackungen, die darauf abzielen, Patienten an die Tabletteneinnahme zu erinnern, diese zu kontrollieren oder zu erleichtern.

Intelligente Verpackungssysteme können folglich sowohl in die Primärverpackung integriert werden, aber auch an Sekundär- oder Tertiärverpackungen angebracht werden. Daher sollte die Wahl der Technologie auf das jeweilige Anwendungsziel abgestimmt werden. Ein Einsatz intelligenter Verpackungssysteme in der Primärverpackung ist dann sinnvoll, wenn Informationen über bestimmte Produkteigenschaften und deren Veränderungen benötigt werden. Als Technologieunterstützung kommen dann Sensoren und/oder Indikatoren in Frage. Werden Lager- und Versandinformationen benötigt, sollten Datenträger an der Sekundär- oder Tertiärverpackung eingesetzt werden.

Anwendungspotenzial im Krankenhausbereich

Zu den verschiedenen Vorteilen, die intelligente Verpackungen auch für den Krankenhausbereich bieten, gehören beispielsweise die Temperaturüberwachung und Rückverfolgbarkeit von Medikamenten durch die Lieferkette, die Vermeidung von Lieferungen von minderwertigen oder gefälschten Medikamenten, die automatische Erfassung des Lagerbestands sowie die Unterstützung der Sterilgutlogistik. Für eine Transportüberwachung von Medikamenten können zum Beispiel Datenträger eingesetzt werden. Da auch für einzelne Medikamentenverpackungen eine lückenlose Rückverfolgbarkeit möglich ist, können somit Medikamentenfälschungen vermieden werden. Weitere Anwendungsmöglichkeiten bestehen in der Überwachung von Lagerbeständen. Beispielsweise bieten RFID-Etiketten den Vorteil, fast abgelaufene Medikamente schnell zu lokalisieren und das Bestandsmanagement effizienter zu gestalten.

Denkbar sind auch intelligente Medikamentenverpackungen, die darauf abzielen, Patienten an die Tabletteneinnahme zu erinnern, diese zu kontrollieren oder zu erleichtern. Die richtige Medikamenteneinnahme ist für einen Therapieerfolg von wesentlicher Bedeutung und kann mittels intelligenter Verpackungssysteme gefördert werden. Durch unterstützende Elektronik können solche intelligenten Pharmaverpackungen den Patienten beispielsweise mithilfe akustischer und visueller Signale an die Medikamenteneinnahme erinnern. Zusätzlich können Informationen über Lagerung und Öffnungsverhalten der Verpackung gespeichert werden.

Ein besonders bedeutsamer Anwendungsbereich ergibt sich bei Medizingütern, die steril verpackt werden müssen. Mikrobielle Verunreinigungen oder mechanische Beschädigungen dieser Produktverpackungen können zur Gefährdung der Gesundheit oder des Lebens von Patienten führen. Daher sind die Anforderungen an Sterilgutverpackungen besonders hoch. Durch den Einsatz von Sensoren und Indikatoren bieten intelligente Verpackungssysteme in diesem Bereich die Chance, verschiedenste Parameterwerte in den Innenräumen der Sterilgutverpackung zu messen und die korrekte Sterilisation der Medizingüter zu überwachen.

Weitere Einsatzmöglichkeiten bestehen bei der Lagerung und dem Transport von temperaturempfindlichen Produkten. So darf die Kühlkette beispielsweise bei Blutprodukten zu keinem Zeitpunkt eine bestimmte Temperatur überschreiten. Verpackungen mit Temperaturindikatoren bieten dabei die Möglichkeit, die ordnungsgemäße Einhaltung der Temperatur zu überwachen und somit eine sichere Transfusion sicherzustellen. Zusätzlich können Indikatoren die Einhaltung der lückenlosen Kühlkette bestätigen, wodurch überschüssige Einheiten wieder in die Blutbank zurückgeführt werden können. Dies erfolgt, indem die Temperaturindikatoren zur Temperaturüberwachung direkt an Blutkonserven angebracht werden. Treten Temperaturüberschreitungen ein, werden diese durch eine irreversible Farbänderung angezeigt und signalisieren eine Unterbrechung der Kühlkette.

Einsatzvoraussetzungen und Zukunftsperspektive

Aufgrund des großen Potenzials wird der Einsatz intelligenter Verpackungssysteme in den nächsten Jahren zunehmen. Um von den vielversprechenden Vorteilen profitieren zu können, müssen dennoch auch einige Hindernisse beachtet werden. Für einen Einsatz im Krankenhausbereich ist es wichtig, dass die intelligenten Verpackungssysteme grundsätzlich von allen beteiligten Akteuren akzeptiert werden. Zudem bestehen Herausforderungen hinsichtlich einer kostengünstigen und umweltfreundlichen Herstellung dieser Verpackungen. Darüber hinaus spielen Daten für intelligente Verpackungssysteme eine nicht unwesentliche Rolle, wodurch Datenschutz und -sicherheit insbesondere bei sensiblen Informationen zu beachten sind. Diese Voraussetzung kann allerdings mithilfe von Zugangsberechtigungen oder geschützten Datenverbindungen gewährleistet werden.

Aufgrund des großen Potenzials wird der Einsatz intelligenter Verpackungssysteme in den nächsten Jahren zunehmen. In Summe bieten intelligente Verpackungssysteme daher vielfältige Möglichkeiten nicht nur für die Verbesserung der Sicherheit und Qualität, sondern auch zur Unterstützung bei der Informationsvermittlung, Fälschungsprävention und Reduzierung von Verschwendungen. Ferner werden in Zukunft weitere technologische Fortschritte, wie die Nanotechnologie zu einer Erweiterung der möglichen Anwendungsfelder führen.