Die an der Northwestern University tätige Materialwissenschaftlerin Prof. Ramille Shah hat gemeinsam mit ihren Mitarbeitern ein hyperelastisches Knochenmaterial entwickelt und per 3D-Drucker ausgedruckt.

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Der herkömmliche 3D-Drucker verwendet eine spezielle „Tinte“, die sich aus einem Lösungsmittel, dem Knochenmineral Hydroxylapatit plus ausgewählter biokompatibler Kunststoffe zusammensetzt. Die Kunststoffe sorgen für eine Verschmelzung des Minerals während des Druckvorgangs.

Knochen aus dem 3D-Drucker
Verarbeitungsschritte visudell dargestellt. (Bild: © stm.sciencemag.org)

Das Material verbindet sich bei Raumtemperatur, was von erheblichem Vorteil ist. Das Knochenprodukt kann verformt und zerquetscht werden, doch es springt stets in seine Ursprungsform zurück und wurde deshalb hyperelastischer Knochen genannt, wird in dem unten verlinkten Video des „Science Magazine“ gezeigt.

Basierend auf der Mikrostruktur, die der 3D-Drucker herstellt, sorgt dies für eine Veränderung der Materialeigenschaften. Stabile Varianten können der Belastung eines Oberschenkels standhalten und flexible Formen lassen nicht nur gut rollen, sondern auch vernähen. Alle Knochenvarianten haben eine poröse Struktur, damit sich das umliegende Gewebe mit dem künstlichen Knochen verbinden kann.

Dr. Adam Jakus, Mitarbeiter von Ramille Shah, testete menschliche Stammzellen mit dem neuen Material. Die Stammzellen verwandelten sich bei Kontakt mit dem Material in Knochenzellen. Der hyperelastische Knochen wird vom menschlichen Körper akzeptiert und er wächst bei Kindern wahrscheinlich mit.

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