Der 3D-Druck hat sich in der Medizin mit rasanter Geschwindigkeit ausgebreitet. Es werden bereits seit einiger Zeit Zahnkronen, Hörgeräte und chirurgische Instrumente erfolgreich mit 3D-Druckern hergestellt. Selbst für die Herstellung von Tabletten wird der 3D-Druck heute teilweise schon angewendet. Der medizinische 3D-Druck, also der Einsatz von 3D-Druckern in der Medizin, unterstützt die Medizin besonders auf zwei Arten: Zum einen wird es Chirurgen ermöglicht, passgenaue Implantate zu erstellen. Zum Anderen können Ärzte und Chirurgen die Operationsvorbereitung an 3D-gedruckten Modellen üben und so ein besseres Verständnis über die geplante Operation erlangen. Das so genannte Bioprinting kann also eigener Bereich betrachtet werden und ermöglicht der Medizin mit Unterstützung der additiven Fertigung weitere Verbesserungen der Behandlungsmöglichkeiten.
Schätzungen zufolge hat bereits ein Drittel der Unternehmen aus dem Bereich der Pharmazie und Medizintechnik bereits Erfahrung mit dem 3D-Druck eingesammelt. Dennoch steht die additive Fertigung noch in einem harten Konkurrenzkampf mit traditionellen Herstellungsmethoden, was besonders den 3D-Druck großer Fertigungsserien betrifft. Hier würde der 3D-Druck sehr viel Zeit in Anspruch nehmen, jedoch stellt das im medizinischen Bereich keine große Herausforderung dar, weil hier speziell für den Kunden zugeschnittene Lösungen hergestellt werden.
So macht der 3D-Druck im medizinischen Bereich beispielsweise die Entwicklung kundenspezifischer Implantate möglich. Diese erfüllen letztlich die individuellen Anforderungen der Patienten ohne Probleme.Ein Implantat hat die Aufgabe über einen längeren Zeitraum eine oder mehrere Funktionen eines Organs zu unterstützen, zu übernehmen oder es ganz zu ersetzen. Per Definition ist das Implantat komplett an den betroffenen Patienten und dessen Anatomie angepasst. Hier kommt der 3D-Druck ganz klar zum Vorschein und hilft bei der Fertigung individueller Prothesen oder Implantate.
Im medizinischen Bereich verwenden nun mehrere Unternehmen und bedeutende Akteure den 3D-Druck zur Fertigung individualisierter medizinischer Geräte. Durch den Einsatz der 3D-Drucktechnologie können Implantate und Prothesen leichter kostengünstige, komplexe und maßgeschneiderte Lösungen anbieten und die Fertigung von Zahn- und Gehörprothesen kann durch den 3D-Druck zusätzlich automatisiert werden.
Außerdem wird der 3D-Druck immer häufiger für das chirurgische Training angewendet. Die dritthäufigste Todesursache in den USA sind medizinische Fehler, die jetzt dank 3D-Druck reduziert werden können. Da immer mehr medizinische Geräte maßgeschneidert werden können, eignen sie sich ideal für die Herstellung individuall angepasster chirurgischer Modelle. Diese Modelle geben den Chirurgen die Möglichkeit, sich vor der Operation besser vorzubereiten. Zudem können dem Patienten die 3D-gedruckten Modelle vor der Operation gezeigt werden, so dass auch dieser alle Einsätze und Arbeitsschritte sehen und vor allem besser verstehen kann. Im Endeffekt soll der 3D-Druck die medizinischen Fehler reduzieren, was schon heute erreicht wird.
Mit fortschreitender Entwicklung der 3D-Drucktechnologie gewinnt auch eine dritte Art im medizinischen 3D-Druck an Bedeutung – das Drucken von Organen und menschlicher Stammzellen. Dieser medizinische Anwendungsbereich befindet sich allerdings noch in der Forschungsphase, obwohl bereits nennenswerte Resultate erreicht wurden.
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Israelischen Forschern der Universität von Tel Aviv ist es gelungen, den Prototypen eines im 3D-Drucker hergestellten menschlichen Herzens aus organischem Gewebe herzustellen. Dies ist ein bedeutender Fortschritt in der Entwicklung von 3D-gedruckten Herzen und anderen Organen, die vom Körper nicht abgestoßen werden.
US-Forscher der North Carolina State University (NCSU) haben eine neuartige Bioprinting-Technik entwickelt, um die Eigenschaften von technisiertem Gewebe zu verbessern, indem sie lebende Zellen während des Bioprintings mit Ultraschall in die gewünschte Position ausrichten. Das Verfahren verbessert zum Beispiel den Druck von einem menschlichen Meniskus, der dem Meniskus der Patienten noch ähnlicher ist.
Im Juni 2019 findet im thüringischen Erfurt die Rapid.Tech + FabCon 3.D statt. Am ersten Messetag wird es ein neues Forum Medizin-, Zahn- & Orthopädietechnik geben, welches die Anwendungsmöglichkeiten der 3D-Drucktechnologie für medizinische Bereiche beleuchtet. Namhafte Unternehmen und Referenten stellen wir hier Lösungen vor. Wir geben einen ersten Einblick in das Programm.
Ein Unternehmen aus Polen fertigt für das Projekt „Wirbelsäule der Zukunft“ Implantate mit dem 3D-Drucker. Das soll die Behandlungsmöglichkeiten für Patienten mit Probleme der Wirbelsäule verbessern. Bisher konnte mit dem Projekt bereits 75.000 Patienten damit geholfen werden. Im nächsten Schritt sind jetzt maßgeschneiderte Wirbelsäulenimplantate aus dem 3D-Drucker geplant und sollen eine neue Ära in der Behandlung einläuten.
Das Schweizer Unternehmen Nivellmedical stellt mit dem 3D-Drucker HP Multi Jet Fusion 4200 transparente, herausnehmbare Zahnspangen (s.g. Aligner) bis zu 20 % günstiger her, als dies bei klassischen Zahnspangen der Fall ist. Dabei arbeitet das Start-up ressourcenschonend und schnell, wie HP in einem Video die Additive Fertigung der Aligner vorstellt.
Forscher des King’s College London und des Guy’s and St Thomas‘ NHS Foundation Trust haben einen Weg gefunden, Babys mit Herzerkrankungen bereits im Mutterleib zu helfen. Dazu setzen sie auf 3D-Bildgebung und 3D-Druck. Wir stellen das medizinische Verfahren vor.
Das polnische 3D-Druckunternehmen CD3D Medical hat eigenen Angaben zufolge Europas erstes, offenen 3D-Biodruck-Cluster eröffnet. Das Cluster mit Sitz in Lodz (Polen) besteht aus 21 SKAFFOSYS Lite-3D-Biodruckern, mit denen Forschung und Entwicklung im biomedizinischen Bereich unter Verwendung des 3D-Drucks betrieben werden soll.
Die beiden amerikanischen Unternehmen CELLINK und Volumetric sind eine Kooperation eingegangen und arbeiten gemeinsam am Biodrucker LUMEN X. Wir stellen Euch den biokompatiblen lichthärtenden Biodrucker vor.
US-Forscher untersuchen den Einfluss der Wellenlänge von Licht auf den 3D-Druck multimaterieller Objekte. Positive Entwicklungen ihrer Forschungsergebnisse stellen die Wissenschaftler der University of Wisconsin-Madison der Medizinindustrie aber auch der Kunst in Aussicht.
Mit Unterstützung des Bioprintings, der Verarbeitung von menschlichen Zellen im Rahmen der 3D-Drucktechnologie, aus dem Bereich des Tissue Engineerings, ist es Forschern aus Italien gelungen, einen menschlichen Meniskus um überlebensfähige Zellen anzureichern. Das Projekt könnte andere Wissenschaftler motivieren weiter an dem Forschungsbereich zu arbeiten.
Eine Gruppe von US-Wissenschaftlern des Wake Forest Institute for Regenerative Medicine (WFIRM) hat ein neuartiges, mobiles 3D-Bioprinting-System namens WFIRM 3D vorgestellt, mit dem sich Haut direkt auf die Wunde ders Patienten drucken lassen können soll. Erste Versuche zeigen den Erfolg des mobilen 3D-Biodruckers. Die Wissenschaftler sprechen von einem „Durchbruch“.
Australische Forscher der Universität Wollongong (UOW) haben mit „3D Alek“ einen 3D-Biodrucker für die Herstellung von Ohren entwickelt. Im Auftrag wurden außerdem eine geeignete Biotinte hergestellt und die Forschungsgrundlagen geschaffen, um in Kürze ein lebendes Ohr mit patienteneigenen Stammzellen drucken zu können.
Fast unmöglich ist es ein zum Beispiel durch Verbrennungen verstümmeltes Gesicht zu rekonstruieren. Eine Studie des Wake Forest Institute for Regenerative Medicine (WFIRM) macht Betroffenen nun Hoffnung und bestätigt die Wirksamkeit einer 3D-bedruckten BioMaske zur Behandlung von Gesichtswunden. Das Forschungsprojekt wird vom US-amerikanischen National Institute of Health unterstützt.
Forscher der University of Minnesota Medial School nutzen die Möglichkeiten der 3D-Drucker (genauer der Bioprinter), um optimale Zellumgebungen für das künstliche Zellwachstum herzustellen. Durch Verbesserung der Umgebungsparameter für die Zellen sind genauere Krebsforschungen und die Erforschung neuer Methoden für die Krebsbehandlung möglich.
Von Geburt an was die kleine Ramiah Martin an Trachealagenesie erkrankt. Mit Trachealagenesie geborene Menschen werden ohne Luftröhre geboren und besitzen eine verformte Speiseröhre. Mit Hilfe des medizinischen 3D-Drucks konnte dem kleinen Mädchen aber geholfen werden und konnte sogar nach 13 Monaten Krankenhaus jetzt erstmals nach Hause.
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