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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Mit SLATE, einem Stereolithographie-Gerät für das Tissue Engineering, ist es Wissenschaftlern gelungen, komplexe Gefäßnetze des Körpers, die natürliche Durchgänge für Blut, Luft, Lymphe und andere lebenswichtige Flüssigkeiten nachahmen, künstlich und im 3D-Druckverfahren anzufertigen.
Aleph Objects, Hersteller der bekannten LulzBot 3D-Drucker, und FluidForm, ein bekannter Anbieter von 3D-Biodrucken, gehen eine Unternehmenskooperation ein. Im Rahmen dieser soll den 3D-Druck funktioneller Gewebe vorangebracht werden. Unter anderem sollen die Ergebnisse der Zusammenarbeit Tierversuche für Medikamente und Kosmetika überflüssig machen.
Das US-amerikanische Start-up Marvel Medtech hat mit dem Carmel 1400 einen Keramik-3D-Drucker vom Hersteller XJet erworben. Mit dem Carmel 1400 3D-Drucker soll eine keramische Kryotherapiesonde gedruckt werden und in einem völlig neuartigem Brustkrebsvorsorgesystem zum Einsatz kommen.
Südkoreanische Forscher haben erfolgreich eine Hornhaut mit einem 3D-Drucker entwickelt. Für die künstliche Herstellung der Augenhornhaut wurde eine spezielle Biotinte verwendet, die vom 3D-Bioprinter in die individuelle Form gebracht wurde. Damit möchten man dem weltweiten Mangel an Spenderhornhaut entgegenwirken.
Eine Gruppe südafrikanischer Ärzte hat mit dem erfolgreichen Abschluss einer Mittelohrtransplantation unter Zuhilfenahme von 3D-Druck einen großen Fortschritt im internationalen medizinischen Bereich gemacht. Das bahnbrechende Verfahren wurde mit Hilfe der 3D-Drucktechnologie durchgeführt, um die gebrochenen Knochen des Mittelohrs des Patienten zu rekonstruieren, und die Operation wird als die erste langfristige Lösung für Schallleitungsschwerhörigkeit gefeiert.
Ärzte in Australien haben gemeinsam mit dem Unternehmen Anatomics einem Krebspatienten ein künstliches Brustbein aus dem 3D-Drucker eingesetzt. Das Titanimplantat, welches das Brustbein des Mannes ersetzt, wurde passgenau für den Patienten in kürzester Zeit und zu vergleichsweise niedrigen Kosten hergestellt.
Forscher der Einrichtung FabRX nutzen das Selektive Lasersintern (SLS), um einen Weg zu entwickeln, Medikamente zukünftig mit dem 3D-Drucker herzustellen. Verwendet wird dabei ein 3D-Drucker-Bausatz vom Schweizer Hersteller Sintratec.
Forscher der Ludwig-Maximilians-Universität München haben ein Verfahren entwickelt, mit denen Organe transparent werden. Die 3D-Repliken, die basierend auf den 3D-Scans der Organe gefertigt wurden, sollen bei der Behandlung von Krebs helfen. Wie genau das Ganze funktioniert, haben wir uns angesehen.
Die University of South Australia stellt mit Hilfe von 3D-Druckern für seine Podologie-Studenten realitätsnahe Fußmodelle mit dem 3D-Drucker her. Die Herstellungskosten liegen der Universität zufolge gerade einmal bei 4 Dollar. Mit den Modellen lässt sich die Behandlung von diabetischen Fußwunden besser trainieren und so das Risiko von Amputationen und Behinderungen reduzieren.
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.
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