Forscher vom australischen Innovationszentrum Lab22 haben die weltweit ersten Nitinol-Stents, die mit 3D-Druckern hergestellt werden, entwickelt. Das Vorhaben erwies sich als wesentlich komplizierter als vorab angenommen, da das Material Nitriol sehr stark auf Belastung und Temperatur reagiert. Wir werfen einen Blick auf die Arbeit der Forscher

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In Australiens Innovationszentrum für Metall-3D-Druck Lab22 wurden gemeinsam mit dem Medical Innovation Hub (MIH) die ersten maßgeschneiderten, 3D-gedruckten und selbstexpandierenden Stents hergestellt, wie das Labor in einer Mitteilung erklärt. Diese bestehen aus der Formgedächtnislegierung Nitinol, die unter Belastung superelastisch wird. Die Cleveland Clinic erhielt Anfang des Jahres für patientenspezifische Silikon-Atemwegstents aus dem 3D-Drucker eine Zulassung der FDA in den USA.

Minimales Verfahren mit endovaskulären Stents

Die Stents aus dem 3D-Drucker wurden klinisch zertifiziert und können an die Patienten angepasst werden. Bei einer peripheren arteriellen Erkrankung (PAD) bildet sich Plaque im arteriellen System. Endovaskuläre Stents helfen mit einem minimalinvasiven Verfahren und sorgen für rasche Erholung. Es gibt aktuell zwei Arten von Metall-Stents, die bei PAD eingesetzt werden: ballonexpandierbare Stents aus Edelstahl oder Kobalt-Chrom-Legierungen und selbstexpandierende Stents aus Nitinol, einer Nickel-Titan-Legierung. Beide sind in Standardgrößen erhältlich.

Selbstexpandierende Nitinol-Stents

3D-gedruckte Stents aus Nitinol
Die 3D-gedruckten Stents wurden klinisch zertifiziert und können an die Patienten angepasst werden (Bild © CSIRO).

Die selbstexpandierenden Stents aus Nitinol vom MIH und CSIROs Lab22 können entgegen den Standardgrößen und mit Hilfe des 3D-Drucks sehr genau auf den Patienten zugeschnitten werden. Der 3D-gedruckte Nitinol-Stent wird vor Ort an den Durchmesser der proximalen und distalen Gefäße eines Patienten angepasst und hergestellt.

Die Entwicklung dieser Stents war nicht einfach, berichten die Entwickler in ihrer Mitteilung. Die Kristallstruktur des Nitinol verändert sich bei bei Belastung oder Erwärmung. Das macht es schwierig, die optimalen Druckparameter zu finden. Die Legierung hat zwei unterschiedliche Phasen, Martensit und Austenit, die durch die Temperatur bestimmt werden. Die Phasenumwandlungstemperatur ist dabei äußerst empfindlich gegenüber den Herstellungsbedingungen des Stents. Damit sich der Stent selbst ausdehnt, muss die Umwandlungstemperatur unter der Körpertemperatur von 37 °C liegen.

Ressourceneffizienz und optimale Patientenversorgung

3D-gedruckter Stent "Kompressionstest"
Die 3D-gedruckten Stents aus Nitinol ermöglichen eine effizientere und maßgeschneiderte Behandlung (Bild © CSIRO).

Beim 3D-Druck müssen diese Details berücksichtigt werden, um die Phasenumwandlungstemperatur zu erreichen. Außerdem müssen die SLM-Parameter auch den Anforderungen für die feinmaschige Geometrie der Stents entsprechen. Die 3D-gedruckten, anpassbaren Nitinol-Stents sind ressourceneffizient, da sie vor Ort nach Bedarf hergestellt werden können, und sie sorgen für optimale Versorgung des Patienten, da sie sich an dessen Blutgefäße anpassen. Über alle weiteren Entwicklungen zum Thema „3D-Druck in der Medizin“ berichten wir auch zukünftig im 3D-grenzenlos Magazin-Newsletter (hier abonnieren).

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