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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Das Medizingeräteunternehmen restor3d hat bekannt gegeben, dass es eine FDA 510(k)-Zulassung für sein 3D-gedrucktes Axiom PSR-System erhalten hat. Das System wurde mit einem Operateur für die individuellen chirurgischen Ziele jedes Patienten entwickelt. Es soll nach einer ersten Version im April im Juni 2023 vollständig verfügbar sein.
Die In-vitro-Fertilisation hilft Paaren mit unerfülltem Kinderwunsch, jedoch sind die Methoden nicht immer erfolgreich. Forscher der University of Technology Sydney haben ein 3D-gedrucktes Gerät entwickelt, das die Auswahl der starken Spermien verbessern soll. Sie hoffen, dass das Gerät Menschen, die mit Unfruchtbarkeit zu kämpfen haben, helfen und die Anzahl erfolgloser IVF-Zyklen reduzieren wird.
Das US-amerikanische 3D-Druck-Unternehmen Stratasys gibt die Zusammenarbeit mit CollPlant bekannt. Diese sieht die Kombination der präzisen programmierbaren Photopolymerisationstechnologie (P3) von Stratasys mit den rhCollagen-basierten Biotinten von Collplant vor. Das erste Projekt ist die Entwicklung einer Lösung im industriellen Maßstab für das regenerative Brustimplantatprogramm von CollPlant.
Das Rapid.Tech 3D Medizin-Forum 2023 zeigt, wie der 3D-Druck die Medizintechnik revolutioniert, indem er bei Hochrisiko-Eingriffen eingesetzt wird und immer mehr medizinische Standards erfüllt. Die Veranstaltung präsentiert Innovationen wie patientenspezifische additiv gefertigte Aortenstents, realitätsnahe 3D-gedruckte Modelle für die Ausbildung von medizinischem Personal und individuell angepasste Armprothesen, die Funktionalität und Ästhetik verbinden. Der Fachkongress findet vom 9. bis 11. Mai 2023 in der Messe Erfurt in Thüringen statt.
Forschern der britischen Lancaster University ist es gelungen, bei der Forschung an Laser-3D-gedruckter Materialien voranzukommen. Diese könnten bei chirurgischen Eingriffen zur Implantation oder Reparatur medizinischer Geräte eingesetzt werden. Wir stellen die Forschungsarbeit einmal vor.
Eine junge Patientin mit einem kritischen tibialen Knochendefekt (Schienbeinbruch) wurde erfolgreich mit einem 3D-gedruckten Titankäfig behandelt, der speziell für sie entworfen und aus Titan mit Hilfe von 3D-Druck hergestellt wurde. Die Operation war ein Erfolg und führte zu einer schnellen Genesung des Patienten. Der Bericht zeigt das Potenzial der 3D-Druck-Technologie bei der Behandlung von Knochendefekten auf.
US-amerikanische Forscher von der University of Florida haben mit „AMULIT“ eine 3D-Druck-Methode entwickelt, mit der sie noch bessere medizinische Modelle zur Operationsvorbereitung herstellen können. Bislang war es schwierig, bei derartigen Modellen auch Blutgefäße und Ähnliches exakt nachzuahmen. Mit der AMULIT-Methode soll sich das ändern.
Schweizer Forscher von der ETH Zürich, der Empa und der EPFL haben it 3D-Druck eine Einlegesohle entwickelt, die über integrierte Sensoren verfügt und so in der Lage ist, bestimmte Messwerte bei sportlichen Aktivitäten zu messen. Sportler oder Patienten können so zum Beispiel ihre Leistungsfähigkeit und den Therapiefortschritt erkennen.
Forscher der Swansea University Medical School haben mit Hilfe von 3D-Druck eine Nase für den medizinischen Einsatz entwickelt. Diese soll aus Hyaluronsäure und zerkleinertem Weichholz hergestellt werden können. Das daraus entstehende Grundgerüst soll Menschen nach Krebs oder Unfällen zu einem neuen, besseren Lebensgefühl mit einer passgenauen, angenehmeren Prothese verhelfen.
An der Missouri S&T haben Forscher eine Methode vorgestellt, die die Wissenschaft dem 3D-Druck von Organen einen Schritt näher bringen soll. Dazu haben sie eine neue Art von Nanomaterial entwickelt, das für das Bioprinting verwendet werden kann. Damit soll das Prozedere deutlich schneller und günstiger gelingen. Wir stellen die Forschungsarbeit einmal genauer vor.
Das US-amerikanische 3D-Druck-Unternehmen 3D Systems stellt mit dem 3D-Drucker NextDent LCD1 eine 3D-Druck-Lösung für den Dentalbereich vor, der dreimal so schnell wie ein SLA-3D-Drucker arbeiten soll. Außerdem kündigte das Unternehmen neue 3D-Drucker-Materialien für zahnmedizinische Anwendungen an. Wir stellen die neuen Produkte, mit denen 3D Systems sein Dental-Portfolio erweitert, vor.
Bei der Entfernung von Tumoren im Brustkorb müssen Ärzte häufig Rippen entnehmen, um an das Tumorgewebe zu kommen. 3D-gedruckte Ersatzrippen aus Polymethylmethacrylat (Knochenzement) sollen künftig dabei helfen, dass Patienten besser atmen können. Die Ersatzrippen aus dem 3D-Drucker kommen bereits in Operationen zum Einsatz.
Der Materialhersteller Invibio Biomaterial Solutions bringt mit dem PEEK-OPTIMA sein neuestes 3D-Drucker-Material auf den Markt. Das implantierbare PEEK-Polymer wird als Filament angeboten und wurde somit speziell für den 3D-Druck optimiert. Es eignet sich für den 3D-Druck medizinischer Geräte und Implantate.
Forscher des DAP der RWTH Aachen untersuchen im Rahmen des Projekts „BioStruct“ patientenindividuelle Implantate. Ziel ist es, im Körper resorbierbare Implantate herzustellen. Diese sollen mit dem Laser Powder Bed Fusion-3D-Druckverfahren angefertigt werden und für einen optimalen Heilungsverlauf sorgen.
Das deutsch-australische Medizintechnikunternehmen BellaSeno arbeitet mit dem Chemieunternehmen aus Nordrhein-Westfalen Evonik an der Kommerzialisierung mit 3D-Druck hergestellter Gerüste für die Knochenregeneration. Als Material kommen Resomer®-Polymere von Evonik zum Einsatz. Die resorbierbaren Knochengerüste ermöglichen es Chirurgen, die korrekte anatomische Position von Gewebetransplantaten sicherzustellen.
Australische Forscher der University of New South Wales (UNSW Sydney) haben einen 3D-Biodrucker entwickelt, mit dem sie verschiedene Biomaterialien direkt auf Gewebe im Körper, wie zum Beispiel Organe, Biotinte aufbringen können. Der Prototyp namens FD3B wurde bereits erfolgreich in Tests eingesetzt. Die Forscher sehen eine Vielzahl an Anwendungsmöglichkeiten für ihre Entwicklung.
Das 3D-Druck-Unternehmen Stratasys und Ricoh USA kooperieren bei der Bereitstellung von On-Demand-3D-Druck-Lösungen für gedruckte anatomische Modelle für klinische Umgebungen. Dazu nutzen sie die 3D-Druck-Technologie von Stratasys, die Cloud-basierte Segmentation-as-a-Service-Lösung von Axial3D und die Präzisions-Additive-Manufacturing-Services von Ricoh zu einer patientenspezifischen Lösung. Der Dienst soll ab dem 3. März 2023 verfügbar sein.
Der 3D-Drucker-Hersteller SprintRay stellt mit „SprintRay Ceramic Crown“ ein 3D-Druck-Ökosystem für definitive Zahnkronen aus Keramik vor. Mit dem SprintRay Pro S Crown Kit ist es möglich, eine einzelne Krone in rund 10 Minuten zu drucken. Der gesamte Ablauf vom Scan bis zur fertigen Krone soll nur rund 45 Minuten dauern. Wir stellen das gesamte Dental-3D-Druck-Ökosystem einmal genauer vor.
Schweizer Forscher der École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) haben ein 3D-Druckverfahren entwickelt, mit dem sie eine Tinte drucken können, die Calciumcarbonat-produzierenden Bakterien enthält. Das starke, leichte und umweltfreundliche 3D-gedruckte mineralisierte Biokomposit soll sich für Anwendungen von der Kunst bis zur Biomedizin eignen. Wir stellen die Biotinte „BactoInk“ und die Arbeit der Forscher einmal genauer vor.
Forscher des Massachusetts Institute of Technology (MIT) haben eine Methode für den 3D-Druck von Roboterherzen entwickelt, die sich exakt auf Patienten zuschneiden lassen. Die Ärzte können sich damit noch besser auf das Herz des Patienten und dessen Probleme einstellen. Mit Manschetten ist es außerdem möglich, sich auf schwierig zu behandelnde Eingriffe wie Aortenstenosen vorzubereiten. Wir stellen die Arbeit der Wissenschaftler einmal vor.