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The Future Is Now: 12 Dinge in der Medizin die mit 3D-Druck heute schon möglich sind

Der medizinische 3D-Druck gehört zu den spannendsten Forschungsbereichen im Rahmen der additiven Fertigung. Wir zeigen Euch 12 Beispiele was heute bereits mit 3D-Druck in der Medizin möglich ist. Von 3D-Druck synthetischer Haut über Forschungen im 3D-Druck von Herz, Niere und Leber. Hier erfahrt Ihr 12 Dinge in der Medizin, mit mit 3D-Druck heute schon möglich sind.

Der 3D-Druck und die 3D-Drucker sind allgegenwärtig. Auf etablierten Veranstaltungen und Events wie denen der Messe Erfurt und Messe Hannover aber auch auf immer mehr eigenen, 3D-Druck-Events, wie die erst Anfang März stattgefundene Inside 3d Printing Conference & Expo in Berlin, veranschaulichen immer wieder eindrucksvoll die heutigen Möglichkeiten mit der 3D-Drucktechnologie und bieten uns täglich Informationen für unsere weltweiten News über 3D-Drucker.

Der medizinische 3D-Druck gehört dabei zu einem der spannendsten Bereiche, in denen 3D-Druck immer häufiger zur Anwendung kommt. Inspiriert von unserem erfolgreichen Artikel „Von Kopf bis Fuß: Menschliche Körperteile aus dem 3D-Drucker“ und einem Artikel auf 3Dprintingindustry.com haben wir einmal „12 Dinge die heute schon in der Medizin mit 3D-Druckern möglich sind“ aufgeführt. Über Ergänzungen freuen wir uns in den Kommentaren. Teilt den Artikel in den sozialen Netzwerken wenn Ihr Eure Freunde und Follower zum staunen bringen wollt.

1. Gewebe mit Blutgefäßen

Niemand Geringere als die Forscher der Elite-Universität Harvard haben sich auf die Forschung und Entwicklung von 3D-Druck von Gewebe mit Blutgefäßen spezialisiert. Und erzielen große Fortschritte. Ziel ist es zukünftig Gewebe drucken zu können, das zur Blutversorgung beiträgt. In dem Labor von Dr. Jennifer Lewis entwarf Sie und Ihr Team einen 3D-Drucker, der mit einer speziellen „Biotinte“ arbeitet und dieses Forschungsziel erreichen soll.

Mehr zum Thema Biopriting/ 3D-Biodrucker »

2. Low-Cost Prothesen

Beinprothese aus dem 3D-Drucker

Die 3-jährige Rosaline Cheptoo aus Uganda erhielt die erste Beintprothese aus dem 3D-Drucker der Universität Toronto (Bild © Ginger Coons/ Semaphore; auf der Website 3dprint.com).

Die hohen Kosten für Prothesen zählen zu den größten Hindernissen der Nachfrage aller Menschen unserer Erde nach Prothesen gerecht zu werden. Die konventionelle Fertigung von Prothesen führt nicht nur zu hohen Kosten sondern auch zu langen Wartezeiten von oftmals mehreren Jahren. Forscher und Organisationen aus mehreren Ländern weltweit beschäftigen sich zielstrebig mit dem Thema Prothesen aus dem 3D-Drucker, wie unsere Übersicht der Nachrichten aus den vergangenen Monaten im Link zum Thema zeigt.

Die Fertigung von Prothesen mit dem 3D-Drucker ist heute sowohl im High-End als auch im Low-Cost-Bereich möglich. Vor allem die Low-Cost-Prothesen erfüllen ihren Zweck heute schon sehr gut und bieten den Entwicklungsstaaten in Afrika und anderorts eine Möglichkeit bereits bei der Geburt fehlende oder im Verlauf ihres Lebens verlorene Gliedmaßen (Krieg, Krankheit, …) mit einer kostengünstigen Prothese zu ersetzen.

3. Medikamente


Zu den führenden Forschern im Bereich 3D-Druck von Medikamenten zählen die Experten der britischen Universität Glasgow, vor allem aber der Chemiker Lee Cronin. Cronin beschreibt in einem Video einen Prototypen von einem 3D-Drucker, der die Montage von chemischen Verbindungen auf molekularer Ebene möglich machen soll.

Wird sich die Idee, Medikamente mit dem 3D-Drucker zu Hause selbst auszudrucken, durchsetzen, dann könnte ein Beispiel für ein praktisches Szenario in naher Zukunft so aussehen: Der Patient erhält beim Arzt ein Rezept und kauft sich anschließend die Bestandteile (natürlich werden die jeweiligen Mengen über das Rezept geregelt) selbst, zum Beispiel online. Auf Basis der Vorlage des Rezeptes erstellt der 3D-Medikamentendrucker aus den eingekauften „Zutaten“ das Medikament.

Für uns ist die Idee, Medikamente zu Hause selbst auszudrucken, im Moment nur sehr schwer vorstellbar. Auch in naher Zukunft. Dass aber Ärzte die Rezepte an nahe liegende Apotheke digital übersenden und diese vor Ort die Medikamente drucken, ist schon eher vorstellbar. Rezepte gehen auf dem Weg zur Apotheke nicht mehr verloren, Kosten für Papier und Papierdruck verschwinden, die Lagerkosten für die Apotheken sinken. Aber was noch wichtiger ist: Individuelle Dosierungen einzelner Bestandteile der Medikamente, angepasst auf die individuelle Krankheit des Patienten, werden mit dem 3D-Druck von Medikamenten möglich.

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4. Maßgeschneiderte Sensoren

Forscher der Washington Universit in St. Louis haben mit Hilfe von 3D-Scan und 3D-Druck Herzen aus Silikon auf Basis realer Daten von Tieren hergestellt. Ummantelt von dehn- und biegbaren Sensoren konnten die Forscher so die Arbeitsweise von einem Herzen nachstellen. Ziel der Forschungen ist es, mit Hilfe der Sensoren die Sauerstoffzufuhr zum Herzen, die Herzbelastung, Dehnung und Temperatur beim Menschen zu erfassen aber auch blockierte Arterien schnell zu identifizieren und so einem Herzinfarkt vorzubeugen.

5. Medizinische Modelle

Ebola-Virus als 3D-Modell

Ebola-Virus als Modell aus dem 3D-Drucker (Bild © Gedankenstrich)

Der 3D-Druck von medizinischen Modellen gehört heute zu den sich am schnellsten verbreitenden Einsatzbereichen von 3D-Druck in der Medizin. Dieser unterteilt sich in zwei Bereiche. Zum einen lassen sich mit Hilfe der 3D-Drucker Modelle von Krankheiten drucken. Die visuelle Darstellung der mikroskopisch kleinen Strukturen ermöglicht nicht nur den Studenten einen wertvollen Anschauungsunterricht sondern vor allem den Medizinern eine Grundlage Krebse, Tumore und andere Erreger besser zu verstehen und bekämpfen zu können. Forschungsgruppen aus China, USA und anderen Nationen arbeiten unter Hochdruck daran, die Möglichkeiten zur Visualisierung von Krankheiten mittels 3D-Druck weiter zu verbessern.

Als zweiter Bereich ist der 3D-Druck von Modellen von Körperteilen zu nennen. Komplizierte Gehirn- oder Herzoperationen lassen sich besser vorbereiten, wenn die Chirurgen vor der Operation an den plastischen Modellen der Körperteile den Eingriff planen und ggfs. üben können. Des öfteren haben wir bereits in unserem kostenlosen, werbefreien Newsletter oder auf unserer Themenseite 3D-Druck in der Medizin über erfolgreiche, teils sehr komplizierte Eingriffe berichtet, in denen der 3D-Druck zur Operationsvorbereitung eine entscheidende Rolle gespielt hat.

6. 3D-Druck von Knochen

Der 3D-Druck von Knochenmaterial steht in seinen Forschungen noch am Anfang und dennoch gibt es heute teils beeindruckende Ergebnisse vorzuweisen. Zu den Pionieren auf dem Gebiet des 3D-Knochendrucks zählt u.a. Prof. Susmita Bose der Washington State University. Bose schaffte es im Jahr 2011 mit einer modifizierten Form eines ProMetal-3D-Druckers Chemikalien zu einem keramischen Pulver zu verbinden und so komplizierte Gerüste herzustellen, die das Wachstum in jeglicher Form fördern sollen.

7. Herzklappe

Herzklappe aus dem 3D-Drucker

Herzklappe aus dem 3D-Drucker (Bild © Jonathan T. Butcher, Cornell University)

Dem Forscher Jonathan Butcher, von einer der renommiertesten Universitäten der Welt, der Cornell University aus New York, ist es gelungen, eine Herzklappe auszudrucken, die bald schon an Schafen getestet werden soll. Der dafür eingesetzte 3D-Drucker verfügt über einen Doppel-Extruder und druckt Alginat, glatte Muskelzellen und Ventil-interstitial Zellen um die Steifheit des Ventils zu steuern.

8. 3D-Druck von Ohrknorpel

Fehlender Ohrknorpel bereits ab der Geburt, bedingt durch eine Erkrankung oder nach einen Unfall führt zu Einschränkungen beim hören der betroffenen Menschen. Der Forscher Lawrence Bonassar der Cornell University arbeitet an einer Möglichkeit, mit 3D-Druck die für den Ohrknorpel verwendete Struktur schichtweise aufzubauen. Auch Forscher der Princeton University forschen an der additiven Fertigung von Ohrknorpel, mit dem Unterschied, elektronische Komponenten in den Knorpel einzubauen um übermenschliches Hören zu ermöglichen. Bekannt wurden die Forschungen der US-Elite-Uni unter der Schlagzeile „Das 6 Millionen Dollar Ohr“.

9. 3D-Druck medizinischer Geräte

iLab // Haiti

(Bild © iLab // Haiti)

Neben dem 3D-Druck von Gewebe, Körperteilen und anderen Forschungen renommierter Elite-Universitäten, sind es auch immer wieder die kleineren Anwendungsbeispiele, die dank 3D-Druck die (medizinische) Welt etwas smarter werden lassen. Wie in Punkt 2, die Low-Cost-Prothesen aus dem 3D-Drucker, bieten 3D-Drucker auch die Möglichkeit medizinische Instrumente kostengünstig herzustellen. Zu nennen sind hier Organisationen wie iLab // Haiti, die 3D-gedruckte Nabelschnurklemmen an örtliche Krankenhäuser in Haiti verteilen.

10. Gesichts- und Schädelrekonstruktion mit 3D-Druck

Titanplatte in Schädel einsetzen

Die Titanplatte aus dem 3D-Drucker wurde passgenau gefertig und soll später den Patienten in seinem Schädel verpflanzt werden.

Der Einsatz 3D-gedruckte Schädelteile aus dem 3D-Drucker gehört mit zu den häufigsten Nachrichten, wenn wir über medizinischen 3D-Druck berichten. So erinnern wir gerne an den chinesischen Landwirt, der bei einem Unfall seinen halben Schädel verlor und mit Hilfe einer maßgeschneiderten Titanplatte aus dem 3D-Drucker seine verlorene Schädelhälfte wieder erhielt. Aber auch die Schlagzeilen von Jon Fenton, einem jungen Mann der im Urlaub mit seiner Freundin vom Balkon stürzte und sein halbes Gesicht verlor oder Stephan Power, der nach einem schweren Motorradunfall einen Schädel aus dem 3D-Drucke erhielt, zeigen die positiven medizinischen Möglichkeiten zur Gesichts- und Schädelrekonstruktion mittels 3D-Druck.

11. Synthetische Haut aus dem 3D-Drucker

Haut aus dem 3D-Drucker

Der 3D-Druck von Haut ist ein erfolgreiches Forschungsprojekt und wird gefördert von der US-Armee (Bild © von cnn.com).

An der Wake Forest School of Medicine (USA) ist es Forschern rund um James Yoo gelungen, einen 3D-Drucker zu entwickeln, der synthetische Haut direkt auf die Wunder von Verbrennungsopfern drucken kann. Die Brandwunde wird zuvor mit einem 3D-Scanner eingescannt um die exakten Maße der Brandwunde zu bestimmen und so sicherzustellen, dass die passende Menge an Haut auf die Wunde gedruckt wird.

In einem Live-Experiment gelang es James Yoo seine Forschungen an einer 10 Zentimeter großen Wunde von einem Schwein erfolgreich zu demonstrieren. Mittlerweile wird das Forschungsprojekt von der US-Armee gefördert und finanziert. Die US-Armee plant die Technologie zu verwenden um verwundete Soldaten behandeln zu können.

12. Organe

3D-Biodrucker

Der 3D-Biodrucker von Organovo beim 3D-Druck von Gewebe für die Leber (Screenshot © Youtube; Benutzer: organovoinc).

Es ist erst wenige Monate her, da berichteten wir über das US-Unternehmen Organovo. Organovo hatte angekündigt „in 3-4 Jahren drucken wir die erste lebende Leber„. Zum Zeitpunkt heute überleben die 3D-gedruckten Leberzellen von Organovo mehr als 40 Tage und werden von der Pharmaindustrie für das Testen von neuen Produkten eingesetzt. Das Unternehmen unterhält führende Forscher, Führungskräfte und andere Branchenexperten. Und tatsächlich sind die Forschungsergebnisse von Organovo beeindruckend. Ob in 3-4 Jahren oder wohl eher doch in zehn bis 15 Jahren – in einigen Jahren werden wir in der Lage sein Organe wie Leber, Herz und Nieren mit einem 3D-Drucker drucken zu können.

The Future Is Now?

Was ist Eure Meinung zum medizinischen 3D-Druck? Wo liegen die Chancen, wo die Risiken? Welche Potenziale bietet der medizinische 3D-Druck für die westliche Welt aber vor allem auch die Dritte Welt-Länder?

Ihr habt weitere Beispiele für die Entwicklung von 3D-Druck in der Medizin? Schreibt uns Euren Kommentar, diskutiert mit uns und anderen Lesern. Oder teilt den Artikel in den sozialen Netzwerken um Eure Freunde und Follower über den medizinischen 3D-Druck und den damit verbundenen technologischen Wandel zu informieren

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Buch-Tipp: Für alle die tiefer in das Thema „Medizinischer 3D-Druck“ einsteigen wollen, empfehlen wir das Buch „The Guide to the Future of Medicine: Technology AND The Human Touch“ [Kindle Edition | Druckausgabe]

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