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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Forscher an der ETH Zürich haben ein 3D-Druckverfahren namens „embedded magnet printing“ entwickelt, mit dem magnethaltige Objekte 3D-gedruckt werden können. Um das Prinzip zu zeigen, wurde eine Herzpumpe gedruckt. Doch das 3D-Druckverfahren kann noch viel mehr.
Das noch junge Start-up-Unternehmen Kumovis aus München, das sich seit 2016 auf den 3D-Druck für medizinische Anwendungen konzentriert, hat einen Millionenbetrag namhafter Investoren zur Verfügung gestellt bekommen. Mit diesem sollen nun ihre Kumovis 3D-Drucker auf dem wachsenden Markt für medizinische 3D-Drucker gebracht werden.
Die österreichische Karl Landsteiner Privatuniversität Krems (KL Krems) hat ein Projekt zur Fertigung von Gewebemodellen mit dem 3D-Drucker gestartet. Ziel der Forschungsarbeit sind 3D-gedruckte Organmodelle mit realitätsnahen Materialeigenschaften. Wir stellen die Forschungsarbeiten der KL Krems einmal genauer vor.
Tiefe Wunden auf der Haut, zum Beispiel nach einem Brand, sind schwer zu behandeln. Man benötigt Spenderhaut, die nicht immer leicht zu bekommen ist. Kanadische Forscher an der Universität von Toronto haben nun einen mobilen Bioprinter entwickelt, der einfach in der Handhabung, leicht im Gewicht und tragbar ist. Ein erster Schritt in eine spannende technologische Richtung, um vor allem in Krisengebieten und Dritte Welt-Ländern eine bessere Wundversorgung anbieten zu können.
Das bionische Auge klingt mehr nach Science-Fiction als nach Realität und dennoch soll es bald möglich sein bionische Augen mit einem 3D-Drucker herzustellen und beim Menschen einzupflanzen. Das jedenfalls berichten Forscher der Universität Minnesota, die zuletzt Fortschritte bei ihre selbst entwickelten Lösung machen konnten. Wir stellen die futuristischen Forschungsarbeiten der Wissenschaftler vor.
Das Startup Shapecrunch aus Indien hat es sich zum Ziel gesetzt, den Prozess von maßgefertigten Schuheinlagen aus dem 3D-Drucker zu automatisieren. Im ersten Schritt hilft die von Shapecrunch entwickelte ab dem Anwender dabei, aus Fotos ein 3D-Modell seiner Füße zu erstellen. Auf Grundlage der Daten kann anschließend eine medizinische, passgenaue und individuelle Schuheinlage für den Patienten erstellt werden.
Forscher des National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST) aus Japan haben eine neue 3D-Druckmethode entwickelt, mit der sie hochwertigen und passgenauen Zahnersatz herstellen können. Der Prozess ist weniger zeitaufwendig und deutlich günstiger als bisherige Methoden. Der Bedarf an einem solchen Verfahren entstand aus einem ganz bestimmten Grund.
Forschern der TU Wien ist es gelungen mit einem 3D-Drucker eine künstliche Plazentabarriere auf einem Chip herzustellen. Diese Entwicklung hilft in Zukunft dabei wichtige Bio-Membranen besser zu verstehen und Forschungsfragen zu klären, etwa über den Glucose-Austausch zwischen Mutter und Kind.
Im Rahmen des sogenannten „Projekt 5-100“ haben Forscher der polytechnischen Universität St. Petersburg und des Institutes für Zytologie der Russischen Akademie der Wissenschaften einzigartige polymere Materialien für medizinische Zwecke erzeugt, die traumatisierte menschliche Organe reparieren sollen. Das Material befindet sich noch in der Entwicklungsphase, liefert aber bereits vielversprechende Ergebnisse.
Kordian, ein kleiner Junge aus Polen, ist gerade drei Wochen auf der Welt, als ein schwerwiegendes Herzproblem bei ihm festgestellt wurde. Seine Ärzte mussten schnell handeln, um ihn zu retten. Mit einem detailgenauen Modell seines Herzens aus dem 3D-Drucker konnten die Chirurgen und die Mutter die richtige Entscheidung für die Operation treffen – und retteten so Kordian das Leben.
Das Yonsei University Health System aus Südkorea hat mithilfe von 3D-Druckern ein künstliches Auge in einer solch hohen Qualität entwickelt, dass es jetzt bereit für die Kommerzialisierung sein soll. Gemeinsam mit lokalen Unternehmen und koreanischen Behörden soll das Projekt bis 2020 abgeschlossen werden.
Das US-Unternehmen für Medizintechnik BIOLIFE4D liefert eindrucksvolle Ergebnisse in der Entwicklung von transplantierbarem Gewebe. Erst kürzlich haben wir über die Finanzierung und erste Erfolge ihrer Forschung berichtet. Jetzt gibt es bereits die nächste Nachricht, den 3D-Druck eines Herzpflasters. Und das Unternehmen möchte noch mehr.
Das Huhn Debbie Harry verlor in einer kalten Winternacht, die es außer Haus verbrachte, ihre beiden Füße. Debbie Harry überlebte und gewöhnte sich schnell an die neuen Umstände, doch ihre Besitzerin wollte ihr helfen, auch aus einem ganz bestimmten Grund. Sie wandte sich den sozialen Medien zu und bekam Hilfe. Heute geht Debbie Harry glücklich auf seiner Fußprothese aus dem 3D-Drucker.
Der 3D-Druck erwies sich schon häufig als sehr nützlich in der Medizin. Doch für die Behandlung von Augenkrankheiten war der Einsatz von 3D-Druckern bisher eher weniger in Erscheinung getreten. Nun hat ein hat ein Assistenzprofessor der Washington State University (WSU) ein Forschungsstipendium vom US-Verteidigungsministerium erhalten, um ein 3D-gedrucktes Mikronadel-Array zu entwickeln, das die direkte Abgabe von Medikamenten in das Auge ermöglicht.
Der kleine Nik leidet an Zerebralparese, eine Krankheit, die dem Jungen und seiner Familie eine schlimme Prognose seitens der Ärzte bescherte: Es sei eher unwahrscheinlich, dass der heute Siebenjährige Nik jemals laufen könne. Sein Vater erfuhr von der 3D-Drucktechnologie und fertigte für seinen Sohn eine Orthese mit einem Formlabs 3D-Drucker. Nun kann Nik doch die Welt auf seinen eigenen Beinen erkunden.
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