Analyse Aktien 3D-Druck

3D Druck - eine Technik revolutioniert die Medizin

Ein Beitrag von R_Tarkovsky 23 15.11.2013

Schluss mit der Warteliste für ein Spende-organ, die neue Niere oder Leber kommt aus dem 3D-Drucker. Noch funktioniert dies nur zu Versuchszwecken in den Forschungslabors der Medizintechnik. Bald schon sollen die 3D-Geräte Implantate, Prothesen, Organe oder ein einfacher Gibsverband für Menschen per Knopfdruck bereit stellen können. Die Technik schreitet immer schneller voran: In den USA besteht bereits ein Großteil des Schädelknochenimplantats aus einem 3D-Drucker und auch in der Zahntechnik kommt die innovative Technik schon zum Einsatz.
 
Organovo Holdings Inc
 
 
3-D Systems Corp (Delaware)
 

Das Additive Manufacturing (AM) gewinnt im Bereich der Medizintechnik zur Herstellung von Prototypen bis hin zu Endprodukten zunehmend an Bedeutung.

Niederländische Mediziner implantierten im April diesen Jahres erfolgreich eine 3D-gedruckte Unterkieferprothese. Dabei reduzierten sie die Operationsdauer auf ein Fünftel der herkömmlichen Zeit und umgingen weitere Operationen. Eine andere Innovation kommt aus dem Bereich der Chirurgie und Unfallmedizin; ein sog. Exoskelett mit dem Namen ”Cortex” wurde vorgestellt, das Mithilfe eines 3D-Scanners individuell angepasst werden kann und durch das sogenannte „Mesh-Desgin” den oder die gebrochenen Knochen genauso fest wie ein Gips stabilisieren soll. Zusätzlich sieht das Exoskelett futuristisch und gut aus (im Gegensatz zu einem herkömmlichen Gips). Unterschriften auf dem Gips fallen weg, dafür kann man sich auch schon mal auf der Haut kratzen wenn es mal ordentlich juckt. Der Cortex stellt eine gute Belüftung sicher und Duschen ist kein Problem mehr. Der Cortex wird via eines 3D-Druckers aus Nylon produziert.Ein anderes Ärzteteam sorgte bei einer Schädeloperation für Aufsehen. Da der Schädelknochen des Patienten musste aus medizinischen Gründen zu mehr als zwei Drittel entfernt werden sollte, wurde vor dem Eingriff der gesamte Schädel über einen hochauflösenden 3D-Scanner an einen Computer übertragen. Somit konnte anschließend die Vorlage einfach bearbeitet werden. Nun bohrten die Mediziner regelmäßige Löcher am Computermodell, um das aus thermoelastischem Polymer hergestellte Implantat besser mit dem Körper verwachsen zu lassen. Zum Schluss wurde das Model ausgedruckt und im Schädel des Patienten eingesetzt. Die Herstellerfirma Oxford Performance Materials ist davon überzeugt, nahezu sämtliche Knochen in lebenden Menschen ersetzen zu können. Bereits seit einigen Jahren gibt es Zahnersatz aus dem 3-D-Drucker. 2011 gelang es einem belgischen und niederländischen Wissenschaftsteam, einer Patientin zum ersten Mal einen kompletten Unterkiefer einzusetzen, welcher aus dem 3-D-Drucker stammte.

Den Ideen im „Bioprinting“ sind keine Grenzen gesetzt und die Pläne der Mediziner und Forscher gehen noch weiter, denn in absehbarer Zukunft sollen 3D-Drucker ganze Organe nachempfinden können. Erste Prototypen existiere, allerdings können diese bisher nur Nieren in Miniaturformat und Hautgewebeflächen herstellen; zu Forschungszwecken ein erster Ansatz. In wenigen Jahren sollen die künstlichen Gewebe am Patienten implantiert werden können. Die Kartuschen der 3D-Drucker sind dann mit gezüchteten Körperzellen gefüllt und das Gerät baut aus diesen Zellen dann ganze Organe auf. Aber noch sind nicht alle Ergebnisse zufriedenstellend, denn Implantate müssen schnell anwachsen, belastbar sein und zu den körpereigenen Knochen passen. Ein Team der Organovo Group (Organovo Holdings Inc (US68620A1043)) hat ebenfalls einen 3-D-Drucker entwickelt, mit dem sich Gewebe reproduzieren lässt – allerdings  weder Laser- noch Tintenstrahltechnik kommt zum Einsatz, sondern das Gerät verwendet vorbereitete Muskelzellen, die in einer Kartusche sitzen und trägt diese in einer einheitlichen Form in eine Petrischale auf. Der Drucker arbeitet dabei genauer wie es kein Mensch könnte. Anschließend wachsen die Zellen zu einem Gewebe heran, das dem menschlichen sehr ähnlich ist. Der Vorteil gegenüber dem Tintenstrahlverfahren ist, die Zellen agieren ähnlich miteinander wie im Körper. Sie tauschten untereinander die natürlichen chemischen Signale aus und orientierten sich aneinander. Das Ergebnis wäre dann aus dem Ausdruck des 3D Druckers tatsächlich funktionierende Muskeln.

Erste Tests nutzen als Ausgangsmaterial für den 3D-Druckprozess ein Kunststoffpulver auf sogenannter PMMA- (Polymethylmethacrylat) Basis. Der Ausgangswerkstoff wird bereits in sehr vielfältiger Weise in der Medizin eingesetzt. Ebenfalls werden z.B. Linsen, Brillengläser oder Verbandsschienen aus diesem Material gefertigt. Als Bindematerial kommt ein Lösungsmittelgemisch zum Einsatz. Die aufgebrachte Flüssigkeit quillt das PMMA-Pulver an, so dass die Moleküle das PMMA-Polymers durchdringen. Trocknet das Lösemittel ab, ergibt sich eine Verbindung zwischen den Körnern. Es entsteht ein festes, aber poröses Bauteil. Um die Festigkeit bei Bedarf erhöhen zu können, wird ein zwei-komponentiges Spezialharz verwendet. Es ist biokompatibel und besitzt eine niedrige Viskosität, so dass auch die Infiltration dickerer Bauteile möglich sein soll.

Dennoch sind die Mediziner verhalten und glauben nicht an die Idee, dass jeder Patient mit seinem bereits ausgedruckten Exponat komme– sei es nun eine Niere, ein Zahnimplantat oder ein Stück Nasen- oder Ohrknorpel – und dieses nur noch eingesetzt werden müsse. Vielmehr wird erwartet, dass sich ein paar wenige Unternehmen auf die medizinischen 3D Drucker spezialisieren werden. Organovo Group (US68620A1043) wird vorne gehandelt sowie Acist Medical Systems, aber auch der deutsch-tschechische Hersteller 3D Factories soll sich für den medizinischen Bereich interessieren. Bereits seit längerem ganz vorne dabei sind 3D Systems (3-D Systems Corp (Delaware) (US88554D2053)). Nicht zu vergessen, nicht nur die Hersteller der 3D Drucker werden von diesem Boom profitieren, vor allem werden es wohl die komponenten Hersteller aus dem chemisch-medizinischen Bereich sein, die mit Zuwachs rechnen dürfen. Wer sich da nach Vorne schieben wird ist noch offen, noch sind zu viele Komponenten und Materialien in der Testphase.

Über weiteren Diskussionen zum Thema 3D Druck würde ich mich sehr freuen.



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