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Von Kopf bis Fuß: Menschliche Körperteile aus dem 3D-Drucker

 22. April 2014  Andreas Krämer  

3D-Drucker finden vermehrt ihren Einsatz in der Medizin. Dabei gelingt es den Forschern und Wissenschaftlern der Medizin immer häufiger Einzigartiges mit dem 3D-Druck zu leisten. Darunter zählen vor allem die Erstellung von Körperteilen mit dem 3D-Drucker. Hier findet Ihr einmal eine Übersicht unterschiedlicher Körperteile die mit dem 3D-Druck in unterschiedlicher Weise bereits in Verbindung gebracht werden.

3D-Druck in der Forschung und Medizin: Das letzte Jahrzehnt im 3D-Druck stand für ein Wachstum vor allem in bekannten Anwendungsfeldern wie der Archiktektur, Fertigung, Technik und vor allem in der Medizin. Das Bioprinting wurde erst mit der Entwicklung der 3D-Scan-Technologie verbunden mit Biofarben und Thermoplaste ermöglicht. Auf diese Weise lassen sich von Kopf bis Fuß eine ganze Reihe menschlicher Körperteile von Kopf bis Fuß ausdrucken:

Schädel aus 3D-Drucker
Zunächst wurde die Schädeldecke der Patientin abgenommen, anschließend der Schädel aus dem 3D-Drucker verpflanzt. Der Körper der 22-jährigen hat die neue Schädeldecke nicht abgeschossen (© UMC Utrecht).

Schädel

Einem Ärzte-Team des University Medical Centers in Utrecht (Niederlande) gelang es erste erfolgreiche Operationen am Schädel mit Unterstützung des 3D-Drucks durchzuführen. Die Schädel des Patienten wurde durch einen gedruckten 3D-Kunststoftschädel ersetzt. Der Patient litt an einer seltenen Knochenkrankheit, welche die Knochen der Schädeldicke fünf Zentimeter dicker werden ließ und im schlimmsten Fall hätte zum Tod führen können. Bei einer ausbleibenden Behandlung hätte die Patientin erblinden können und wäre letzlich gestorben. Dank der 3D-Drucktechnik und des künstlichen Schädels konnte das Leben der Patientin gerettet werden. Drei Monate nach der Operation konnte Sie wieder sehen und ins Arbeitsleben zurückkehren.

Foto Augenprothese aus 3D-Drucker
Täuschend echt: Der Prototyp einer mit dem 3D-Drucker hergestellten Augenprothese (Bild aus Video © // youtube.com – Ufuk Tarhan).

Augen

In Großbritannien gelang es dem Unternehmen Fripp Design & Research mittels Stapeldruck bis zu 150 Augenprothesen herzustellen. Die Serienfertigungstechnologie der Firma verspricht eine beschleunigte Herstellung von Augen-Prothesen verbunden mit einer Kostensenkung. Jedes Auge kann individuell entsprechend seiner Farbe ausgedruckt werden und bedeutet ein besseres ästhetisches Ergebnis für die Patienten. Das Ziel der Technologie sind bezahlbare künstliche Augen für Entwicklungsländer wie Indien. Das Unternehmen kooperiert mit der Manchester Metropolitan University und strebt die Nutzung seiner Augen in den kommenden Jahren an.

Nasen und Ohren

Foto Ohr aus 3D-Drucker
Das britische Unternehmen Frapp Design entwickelte ein Verfahren um Gesichtsprothesen mit dfem 3D-Drucker herzustellen (Bild © // frappdesign.co.uk).

In Kooperation mit der Universität Sheffield arbeitet Fripp Design an der Entwicklung von Gesichtsprothesen wie Ohren oder Nasen aus dem 3D-Drucker. Mit 3D-Gesichtscans können die Gesichter von Patienten gescannt und anschließend Prothesen aus Pigmenten, Stärkepulver und Silikon hergestellt werden. Der Vorteil ist die Kostenersparnis, weil einmal getragene Teile erneut verwendet werden können, weil die Technologie und das Design bereits vorhanden ist. Je einfacher der Scan-Prozess desto patientenfreundlicher könnte die Herstellung von Prothesen werden.

Ein Team der Cornell University setzt auf eine andere 3D-Drucktechnik. Die 3D-Druckform für das Ohr eines Patienten wurde aus Tinten-Gelee mit lebenden Zellen gefertigt. Die Druckprodukte werden mit Rinderknorpelzellen und Rattenkollagen injiziert, bevor sie drei Monate später für eine Transplation in einen menschlichen Körper bereit sind.

Bild Nase aus 3D-Drucker dunkler Hauttyp
Die Herstellung von Gesichtsprothesen für dunkle Hauttypen bereitet aktuell noch Schwierigkeiten (Bild © // frappdesign.co.uk).

Synthetische Haut

An der Wake Forest School of Medicine entwickelte der Wissenschaftler James Yoo einen speziellen 3D-Drucker. Der Drucker kann Haut direkt auf die Verletzungen von Verbrennungsopfern auftragen. Die Tinte setzt sich aus Enzymen und Kollagen zusammen. Sein Team plant die Entwicklung eines mobilen 3D-Hautdruckers mit dem etwa Kriegsverletzungen durch Direktauftragung künstlicher Haut geheilt werden können. Es ist eine ideale synthetische Hauttransplantation erforderlich, damit die Kunsthaut die gleiche Färbung wie die echte Haut aufweist. Das Team von Dr. Sophie Wuerger an der Universität von Liverpool arbeitet am Einsatz von 3D-Kameras, Bildbearbeitung und Modellierung verbunden mit dem Ziel eine genaue Textur und Farbe bei der Kunsthaut zu erreichen.

Herz/ Herzklappen

Forscher und Mediziner aus Deutschland arbeiten an einem Projekt mit dem es zukünftig möglich werden soll vollfunktionsfähige Herzklappen mit dem 3D-Drucker zu produzieren. Das Projekt der US-Forscher „Bioficial Heart“ der University of Louisville geht sogar noch einen Schritt weiter. Der leitenden Wissenschaftler des Projekts Stuart Williams gab erst kürzlich bekannt, „in weniger als zehn Jahren drucken wir menschliche Herzen“.

Neben den genannten Körperteilen arbeiten Wissenschaftler, Ärzte und Techniker überall auf der Welt an der Entwicklung künstlicher Gliedmaßen und Knochen. Die Entwicklung der 3D-Drucktechnik kann Bereiche der Medizin revolutionieren und zur Kostensenkung unterschiedlicher Behandlungen führen. Aktuell müssen Prothesen noch mit einem hohen Zeitaufwand meist per Hand hergestellt werden. Der Einsatz von 3D-Druckern entlastet die Ärzte, weil weniger Arbeitsschritte erforderlich sind und auf der anderen Seite verringert sich die Aufenthaltszeit der Patienten in den Krankenhäusern.

Update: Auf Twitter haben wir für Euch eine schöne Grafik gefunden. Die Übersicht zeigt Körperteile, die heute bereits mit einem 3D-Drucker gedruckt werden können oder im Rahmen von Forschungen zukünftig gedruckt werden sollen.

Übersicht Körperteile aus dem 3D-Drucker
Körperteile aus dem 3D-Drucker (Grafik © Twitter; User: @chocabyte; Tweet: https://twitter.com/chocabyte/status/460599428983046145)

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