Das VTT Technical Research Centre in Finnland arbeitet an der Wundversorgung aus dem 3D-Drucker und nutzt dazu Nanocellulose und Elektronik, die auf einem Gazestreifen befestigt werden.

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Forscher des VTT Technical Research Centre in Finnland entwickeln 3D-Druckmaterialien für die Wundversorgung in Krankenhäusern. Die Materialien sind mitCellulose-Nanofibrillen ausgestattet und wurden mit gedruckter Elektronik für die intensivere Gesundheitsversorgung gekoppelt.

Bei medizinischen 3D-Druckanwendungen denkt man an 3D-gedruckte Titanimplantate, 3D-gedruckte chirurgische Modelle und 3D-Biodruck von menschlichem Gewebe, nicht jedoch an die Wundversorgung. Doch auch diese kann von der Entwicklung neuer Materialien und Fertigungstechniken profitieren.

Wundversorgung mittels Nanocellulose und Elektronik.
Der VTT-Wundpflege-Prototyp kombiniert Nanocellulose, ein Protein, das in der Wundversorgung eingesetzt wird, und gedruckte Elektronik, die die Wundheilung in einem einzigen Produkt misst (Bild © VTT).

Die Wunde wird dank der Cellulose-Nanofibrillen überwacht

Mit Unterstützung von Cellulose-Nanofibrillen entwirft das VTT Technical Research Center in Finnland ein 3D-Wundpflegeprodukt, das den Zustand der Wunde überwacht. Das Wundpflegeprodukt wird aus Nanofibrillen hergestellt. Laut den VTT-Wissenschaftlern können sie so ein Protein an eine 3D-gedruckte Klebebinde bzw. eine Kompresse anschließen, um das Wachstum von Hautzellen um eine Wunde zu fördern. Die Wunde bleibt flexibel, anstatt steifes Narbengewebe zu entwickeln. Diese funktionellen Eigenschaften machen den Reiz der Cellulose aus.

Von VTT eingesetztes Nanozellulose-Material.
Das von VTT eingesetzte Nanozellulose-Material (Bild © VTT).

Die Festigkeit der Cellulose-Nanofibrillen ist für die Entwicklung von 3D-Druckpasten geeignet, da sie ein hohes Maß an mechanischer Festigkeit aufweisen und positive Effekte auf Viskosität und biologische Abbaubarkeit haben. Die Verwendung der Cellulose wirkt sich im Normalfall auf die Feuchtigkeitstoleranz, die Starrheit und die Flexibilität der 3D-Druckstruktur aus.

„Durch die Verwendung von Nanocellulose ist es uns gelungen, 3D-Strukturen zu schaffen, die Flüssigkeiten dreimal effizienter absorbieren als Alginatfaserverbände, die üblicherweise in der Wundpflege verwendet werden“, kommentiert Panu Lahtinen, ein erfahrener Wissenschaftler bei VTT. Das Absorbieren von Feuchtigkeit aus einer Wunde verkürzt die Heilungszeit.

Wundversorgung mit Elektronik

Erstaunlicherweise kann das gedruckte Wundpflegeprodukt sogar Elektronik enthalten. Der VTT-Prototyp kombiniert Nanocellulose, ein Protein, das in der Wundversorgung eingesetzt wird, und gedruckte Elektronik. Die Messelektroden werden mit silberner Tinte auf eine Folie aus Polyurethan-Nanocellulose gedruckt, und diese Elektroden liefern Anschlusspunkte für einen drahtlosen FlexNode-Leser, der ebenfalls bei VTT entwickelt wurde.

Der FlexNode-Leser, der mit der Wunde verbunden ist und an den Patienten mit Gaze befestigt ist, ist ein gutes Beispiel für die Gesundheitstechnologie der nächsten Generation. Es misst drahtlos Temperatur- und Bioimpedanzdaten der Wunde und überträgt diese auf einen Krankenhauscomputer. Medizinische Mitarbeiter sind so ständig über den Status der Genesung informiert und werden alarmiert, wenn eine Infektion oder andere Komplikation vorliegt

Das 3D-Wundpflegegel spielt auch eine wichtige Rolle. Es enthält Nanocellulose, Alginat und Glycerin als Wirkstoff. Dadurch hält es die Wunde gesund und ist gleichzeitig Puffer zwischen dem Körper und den elektronischen Komponenten.

Wundversorgung mittels 3D-Druck
Weitere Ansicht der von VTT entwickelten Wundversorgung mittels Nanocellulose und Elektronik (Bild © VTT).

Es wird noch eine Weile dauern, bis die Nanocellulose für den medizinischen Gebrauch zugelassen ist. In der Zwischenzeit versucht das Team des VTT andere Bereiche zu finden, in denen diese Materialien genutzt werden können. Das schließt biobasiertes Druckmaterial für Textilien, Modelle, Innendekorationselemente und Therapieanwendungen ein – alles im Bereich der Wundversorgung. Bei diesen Versuchen entstanden je nach Ausgangslage flexible und auch starre Strukturen.
Wenn die medizinische Welt sich für eine Zulassung der Nanocellulose im medizinischen Gebrauch entscheidet, erleben wir vielleicht bald eine Wundversorgung, die die Haut unterstützt und Nachrichten überträgt, überall auf der Welt.

Die Erkenntnisse der Forscher wurden in einer Abhandlung festgehalten. Diese trägt den Namen “3D-Printable Bioactivated Nanocellulose–Alginate Hydrogels“ und wurde im „ACS Applied Materials & Interfaces“ veröffentlicht. Das Projekt wird in Zusammenarbeit mit der Universität Tampere durchgeführt und wird von der Akademie von Finnland im Rahmen des Programms BioDisp3D gefördert.

Die Forschung für den Bereich Medizin im 3D-Druck bringt immer wieder Erstaunliches hervor. Wir haben bereits über ein indisches Unternehmen berichtet, das Lebergewebe mit dem 3D-Drucker herstellt. Auch die Zukunft hält noch vieles für uns bereit. Aktuell planen spanische Wissenschaftler, eine Ersatz-Hornhaut mit dem 3D-Drucker herzustellen.

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