Am Universitätsklinikum Hamburg-Eppendorf (UKE) untersuchen Wissenschaftler in gleich zwei Forschungsprojekten die Herstellung von Medikamenten und Implantaten mit 3D-Druckern. Beide Projekte werden von der EU gefördert. Wir stellen sie einmal genauer vor.

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Am Universitätsklinikum Hamburg-Eppendorf (UKE) untersuchen Wissenschaftler in zwei Forschungsprojekten die Herstellung von Medikamenten und Implantaten mit 3D-Druckern und deren Einbindung in den Klinikalltag. Das erklärt das UKE in einer Pressemitteilung.

In einer Machbarkeitsstudie wollen die Mitarbeiter der Klinikapotheke zeigen, dass sich der 3D-Druck von Arzneimitteln in den bestehenden, digitalen Medikationsprozess des UKE integrieren lässt. An der Klinik und Poliklinik für Mund-, Kiefer- und Gesichtschirurgie erforschen die Wissenschaftler mit anderen Institutionen die Herstellung patientenspezifischer Implantate mit Künstlicher Intelligenz und 3D-Druck. Das Förderprogramm REACT-EU der Europäischen Union (EU) fördert beide Projekte mit rund zwei Mio. Euro.

Machbarkeitsstudie zur Integration 3D-gedruckter Arzneimittel

In der Machbarkeitsstudie der Klinikapotheke des UKE ist der erste Schritt die Entwicklung einer Formulierung, anhand derer ein Arzneimittel mit dem 3D-Drucker nach pharmazeutischen Qualitätskriterien hergestellt werden kann. Aus Smart Wearable Devices gewonnene Daten können mithilfe eines Machine-Learning-Algorithmus ausgewertet werden. Damit soll die Anpassung von Dosierungen simuliert und eine Verbesserung patientenindividueller Therapie erreicht werden. Das Institut für angewandte Medizininformatik des UKE arbeitet mit den Forschenden der Klinikapotheke zusammen. Anschließend ist vorgesehen, dass der Prozess an den digitalen Medikationsprozess des UKE angeschlossen wird. Die EU fördert das Projekt „Patient:innenindividueller 2D/3D Druck von Arzneimitteln im Closed Loop Medication Management“ bis Anfang 2023 mit rund 650.000 Euro.

Viele Spritam Tabletten
Arzneimittel sollen mit dem 3D-Drucker nach pharmazeutischen Qualitätskriterien hergestellt werden. Bereits 2015 kündigte Aprecia Pharmaceuticals den 3D-Druck von Medikamenten an (Bild © Aprecia Pharmaceuticals).

Dr. Michael Baehr, Leiter der Klinikapotheke des UKE, sagte:

„In der Pharmazie bietet das 3D-Druckverfahren die Möglichkeit, Arzneimittel mit geringer therapeutischer Breite individuell herzustellen und dabei die Bedarfsmenge und Dosierung anzupassen. Wir sind überzeugt, dass der maschinelle Druck von Arzneimitteln einen wichtigen Beitrag zur Präzisionsmedizin und zur Patientensicherheit leistet.“

Herstellung patientenspezifischer Implantate mit KI und 3D-Druck

Oberkieferrekonstruktion
Um entstellte Gesichter zu rekonstruieren (wie im Bild) soll der 3D-Druck Lösungen bringen (Bild © Zoriox Innovation Labs).

Für Implantate in der Mund-, Kiefer- und Gesichtschirurgie werden regelmäßig computergesteuert hergestellte Implantate genutzt. Die Wissenschaftler der Klinik und Poliklinik für Mund-, Kiefer- und Gesichtschirurgie des UKE wollen gemeinsam mit dem Fraunhofer IAPT und der Bundeswehr-Universität Hamburg eine Datenbasis für weitere Rekonstruktionsmodelle schaffen.

Das DigiMed-Projekt („Digitale Wertschöpfungsketten für die Medizintechnik anhand der additiven Fertigung patientenspezifischer gesichtschirurgischer Implantate“) läuft bis Ende 2022. Es wird mit insgesamt 1,5 Mio. Euro gefördert, von denen rund 161.000 Euro direkt ins UKE gehen.

Prof. Dr. Dr. Ralf Smeets, Stellvertretender Direktor der Klinik und Poliklinik für Mund, Kiefer- und Gesichtschirurgie des UKE, sagte:

„Unser langfristiges Ziel ist eine nachhaltige Sicherung der Patientenversorgung mit individuell angepassten Implantaten. Im Rahmen des Forschungsprojekts möchten wir verschiedene Methoden entwickeln, um das Design für solche Implantate automatisiert aus Computertomografie-Daten zu erstellen und diese Designs anschließend automatisch in 3D-druckfähige Daten umzuwandeln. Derzeit fokussieren wir uns auf Implantate für die Augenhöhle.“

Stimmen zur Forschungsarbeit

Katharina Fegebank, Senatorin für Wissenschaft und Forschung, sagte:

„Ich freue mich sehr, dass wir für das UKE einmal mehr REACT-EU-Mittel für vielversprechende medizinische Innovationen einwerben konnten und damit Spitzenforschung vorantreiben. Die beiden 3D-Druckverfahren, die hier erprobt und perfektioniert werden sollen, könnten schon bald eine enorme Erleichterung klinischer Prozesse bedeuten, und liefern passgenaue Lösungen in der Patientenversorgung.“

Prof. Dr. Blanche Schwappach-Pignataro, Dekanin der Medizinischen Fakultät und Vorstandsmitglied des UKE, sagte:

„In der Klinik schreitet der Einsatz von pharmazeutischen und medizinischen Anwendungen, die individuell mit Techniken des 3D-Drucks hergestellt werden, rapide voran. Zugleich stellt der 3D-Druck von Medizinprodukten und Arzneimitteln noch eine junge Disziplin dar. Das UKE besetzt mit dem Vorantreiben des 3D-Drucks ein innovatives Zukunftsthema, mit dem wir die Vielfalt unserer Forschung unterstreichen.“

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