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 brasilianische Medizinunternehmen Sartori hat einen SLM 280 2.0 3D-Drucker vom deutschen Hersteller SLM Solutions erworben, um so die steigende Nachfrage nach orthopädischen Implantaten und medizinischen Instrumente in hoher Qualität und Passgenauigkeit auf die individuellen Patientenanforderungen mit Hilfe der Additiven Fertigung zukünftig erfüllen zu können.
Dr. Jansen-Winkeln am Universitätsklinikum Leipzig (UKL) setzt seit einiger Zeit bei schwierigen Tumoreingriffen im kleinen Becken auf die Möglichkeiten der 3D-Drucker. Mit CT-Scanning werden die betreffenden Regionen ausführlich gescannt und in ein digitales 3D-Modell umgewandelt. Anschließend kann das Modell mit einem 3D-Drucker ausgedruckt werden. Damit hat Dr. Jansen-Winkeln eine verbesserte Vorbereitung auf die Operation. Für die Patienten steigen die Erfolgschancen.
Forscher der University of Wisconsin-Madison haben mit Hilfe von 3D-Druckern spezielle Blutgefäße entwickelt, mit dem Ärzte und Patienten Probleme schneller bemerken und notwendige Behandlungen schneller einleiten können. Die Forscher kombinierten dabei piezokeramische Natrium-Kalium-Niobit-Nanopartikel mit einem ferroelektrischen Polyvinylidenfluorid-Polymer. Mithilfe von Biomedizinern wollen die Forscher ihre Entwicklung jetzt noch weiter verbessern.
Die deutsche Phoenix GmbH & Co. KG hat im Auftrag einer Klinik einen Prozess entwickelt, mit dem die Orthesen für Kinderfüße mit verschiedenen 3D-Technologien deutlich einfacher und komfortabler hergestellt werden können. Der Klinik war es wichtig den Arbeitsprozess für die Orthopäden zu reduzieren, was mit 40% deutlich gelang. Zum Einsatz kommen neben 3D-Druckern auch 3D-Scanner.
Schussverletzungen können gerade in schwierigen Bereichen wie dem Gesicht zu komplexen Verletzungen führen. An der US-amerikanischen University of Michigan wurde jetzt eine wissenschaftliche Arbeit veröffentlicht welche die Rekonstruktion von Gesichtsbereichen mithilfe von 3D-Druck zeigt. Die Ärzte demonstrierten, wie die virtuelle Operationsplanung und der 3D-Druck in der Mund- und Kieferchirurgie helfen konnten.
Zum ersten Mal das Gesicht des Kindes im Bauch einer Mutter zu sehen, ist ein emotionaler Moment für die werdenden Eltern. Für Eltern mit einer Sehbeeinträchtigung, die allein mit einem Ultraschallbild des Embryos kaum bis nichts anfangen können, hat ein Ärzteteam aus dem Johns Hopkins Center für fetale Therapie jetzt eine Idee entwickelt, bei dem der 3D-Druck eine zentrale Rolle spielt. Auf Grundlage von einem 3D-Scan erhalten die werdenden Eltern ein Bas-Relief-Modell ihres Embryos aus dem 3D-Drucker und können das Gesicht ihres Kindes somit taktil erfassen.
Deutsche Wissenschaftler der Universität Würzburg haben ein besonders realistisches 3D-Druckmodell des SARS-CoV-2-Virus vorgestellt. Es wurde auf Grundlage zahlreicher wissenschaftlicher Ergebnisse entwickelt und eine Anleitung für den 3D-Druck des SARS-CoV-2-Virus kostenlos ins Internet gestellt. Der bessere Zugang zu einem Modell des Virus über den 3D-Druck soll dabei helfen, das neuartige Coronavirus besser zu verstehen und eine Impfung oder Behandlungsmöglichkeit zu finden.
Das chinesische Unternehmen AK Medical wird der Herstellung seiner Metallimplantate von acht Arcam 3D-Druckern von GE Additive unterstützt. Mit dem EBM-3D-Druckverfahren stellt AK Medical seine orthopädischen Hilfsmittel deutlich präzises und kosteneffizienter her, berichtet das Unternehmen über seine Erfahrung mit der additiven Fertigung.
Ein Team von Forschern der Universität Stuttgart und University of Adelaide haben das weltweit kleinste Mikro-Optik aus einem 3D-Drucker entwickelt. Mit dem Gerät ist es möglich feinste Arterien zu untersuchen. Damit lassen sich unter anderem wesentlichen Ursachen von Gefäßkrankheiten frühzeitig erkennen.
Israelische Forscher der RAMOT Tel Aviv University arbeiten gemeinsam mit Bayer Pharmaceuticals an der Entwicklung und Erprobung einer In-vitro-Kardiotoxizitätsplattform. Dazu verwenden sie Herzgewebe aus dem 3D-Drucker, was die Forschungsarbeit kostengünstiger und schneller macht. Wir stellen das Projekt vor.
Forscher von der McAlpine Research Group der University of Minnesota haben ein Verfahren für den direkten 3D-Druck von Elektronik auf Organe entwickelt. Damit lassen sich Veränderungen im Körper besser verfolgen. Die Methode würde sich aber auch für andere Bereiche eignen.
Ein amerikanisches Forscherteam hat eine neuartige Biotinte entwickelt, mit der Gewebe direkt am Körper im 3D-Druckverfahren gedruckt werden kann. Damit sollen zum Beispiel risikoärmere Verfahren für die Reparatur von Gewebe- oder Organdefekten möglich sein. Patienten verspricht das Verfahren vielversprechende Vorteile. Wir stellen die Biotinte und das Verfahren einmal genauer vor.
Forscher der chinesischen Sichuan University haben ein Verfahren entwickelt, mit der sie Formen organischer Teile in den Körper drucken und zum wachsen bringen können. Sie testeten ihr Verfahren erstmals erfolgreich an einer Maus, der sie ein menschliches Ohr unter den Rücken druckten. Das Verfahren soll unter anderem Behandlungen von Menschen mit schweren Fehlbildungen an Ohren, Nasen, Fingern und anderen leicht zugänglichen Körperteilen besser möglich machen.
Das US-amerikanische Unternehmen für synthetische Modelle von Menschen und Tieren SynDaver hat erstmals einen eigenen 3D-Drucker entwickelt und vorgestellt. Der 3D-Drucker soll zur neuen Axi-Serie gehören und sich dem Hersteller zu Folge für Profis als auch private 3D-Drucker-Anwender eignen. Wir stellen den ersten Axi-3D-Drucker von SynDaver einmal genauer vor.
In einem gemeinsamen Projekt haben die Wiener Universitäten, die Wiener Stadtwerke und der Krankenanstaltenverbund (KAV) 3D-gedruckte Filtereinheiten für Atemschutzmasken im Rahmen der SARS-CoV-2-Virus-Pandemie entwickelt. Diese sind auch für den Einsatz auf Intensivstationen geeignet. Sie sollen in Kürze in Massenproduktion gehen und so in Österreich gegen die Ausbreitung von COVID-19-Erkrankungen helfen.
Ein Forscherteam der Texas A&M University hat mit NICE (Nanoengineered Ionic-Covalent Entanglement) eine Biotinte entwickelt, die den 3D-Druck von Knochengewebe möglich machen soll. Das Material imitiert Gewebefunktionen. Somit lassen sich Bereiche menschlicher Körperteile wie Ohren, Blutgefäße, Knorpel und Knochensegmente rekonstruieren.
Forscher der Aalto University in Finnland haben eine neuartige Biotinte aus Nanozellulose für den 3D-Druck im Rahmen von Herzgewebeanwendungen entwickelt. Sie konzentrierten sich bei ihrer Arbeit auf die Formulierung einer Einkomponenten-Biotinte. Erste Proben werden mit dem Bio X-3D-Drucker von CELLINK entwickelt.
Forschern ist es erstmals gelungen mit dem Bio-3D-Drucker BioFabrication Facility (BFF) einen Meniskus im Weltraum im Bioprinting-3D-Druckverfahren herzustellen. Das Forschungsprojekt gelang im Rahmen eines Programmes, das den 3D-Biodruck an unterschiedlichen Orten untersucht. Wir stellen die Ergebnisse der Forschungsarbeit vor.
Das britische Unternehmen Mologic hat mithilfe von 3D-Druckern von Formlabs Schnelltests für das Testen einer Infektion mit dem neuartigen Coronavirus SARS-CoV-2 entwickelt. Die Schnelltests lassen sich in großen Mengen innerhalb weniger Stunden produzieren und liefern innerhalb weniger Minuten ein Ergebnis, ob eine Infektion mit dem Coronavirus vorliegt. Auch der zuletzt von der Lungenkrankheit COVID-19 genesene englische Premierminister Boris Johnson schaute sich die Teststäbe aus dem 3D-Drucker an.
Forscher vom australischen Innovationszentrum Lab22 haben die weltweit ersten Nitinol-Stents, die mit 3D-Druckern hergestellt werden, entwickelt. Das Vorhaben erwies sich als wesentlich komplizierter als vorab angenommen, da das Material Nitriol sehr stark auf Belastung und Temperatur reagiert. Wir werfen einen Blick auf die Arbeit der Forscher