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 italienische, gemeinnützige Projekt Open Breath hat es sich zum Ziel gemacht, eine Lösung für Langzeitbeatmungen mit Hilfe des 3D-Drucks herzustellen. Während der Entwicklungsarbeit entstand ein Gerät, das technisch ausgereift ist, im Vergleich zu herkömmlichen Beatmungsgeräten, weniger kostet und sich einfach und ohne lange Einarbeitungszeiten bedienen lässt.
Das Forschungsprojekt NESSIE möchte mit der Hilfe von hochauflösendem Keramik-3D-Druck eine günstigere Methode entwickeln, Impfstoffe in großen Mengen schnell und kostengünstig herzustellen. Das soll es auch ärmeren Ländern ermöglichen Impfstoffe gegen Masern, Röteln oder auch das aktuelle SARS-CoV-2-Virus herzustellen. Wir stellen das Forschungsprojekt NESSIE einmal genauer vor.
Das koreanische Start-up für 3D-Druck von organischen Substanzen CLECELL hat ein respiratorisches Atemwegsepithelmodell im 3D-Bioprinting-Verfahren hergestellt, um Forscher der Harvard Medical School dabei zu unterstützen, das SARS-CoV-2-Virus besser zu verstehen. Das Modell soll bei der Herstellung von Impfstoffen helfen. Geplant ist außerdem eine In-vitro-Testplattform.
Der börsennotierte 3D-Drucker-Hersteller ExOne und Forscher der University of Pittsburgh haben mit 3D-Druck neuartige Metallfilter für den Einsatz in Atemschutzpatronen entwickelt. Die 3D-gedruckten Filter sind wiederverwendbar und ermöglichen so eine nachhaltige persönliche Schutzausrüstung. Wir stellen die Neuentwicklung, die aus dem Kampf gegen die Ausbreitung des neuartigen Coronavirus entstanden ist, einmal genauer vor.
Das US-amerikanische Start-up Vent Multiplexor, LLC wurde von zwei Studenten der renommierten Yale University gegründet. Beide haben zusammen mit dem 3D-gedrucktem „Vent Multiplexor“ ein Tool entworfen, das es möglich macht, zwei Personen zur selben Zeit an ein Beatmungsgerät anzuschließen. Wir stellen den Vent Multiplexor vor.
US-Forscher des Argonne National Laboratory (ANL) haben eine Lösung entwickelt, wie sie angereichertes und extrem teures Molybdän Mo-98 oder -100 mit neuen, 3D-gedruckten Teilen besser recyceln können. Ein Gramm kostet bis zu 1000 US-Dollar. Nach einigen Schwierigkeiten gelang dem Forschern jetzt eine Methode, die effizienter, schneller und kostengünstiger ist als bisherige Verfahren.
Forscher des niederländischen Brightlands Materials Centers haben 3D-gedruckte Verbundteile mit „Selbsterkennungsfunktion“ entwickelt. Diese überwachen ihren eigenen Zustand, wodurch kritische Bereiche besser kontrolliert werden können. Ein Beispiel wären Brücken, deren Bauteile sich über Sensoren selbst überwachen. Mit dem maßstabsgetreuen Modell einer Brücke konnten die Wissenschaftler ihr Konzept beweisen.
Das österreichische Maschinenbauunternehmen HAGE Sondermaschinenbau und das Tochterunternehmen HAGE3D haben gemeinsam mit Fachleuten der Medizinischen Universität Graz ein 3D-gedrucktes Beatmungsgerät für kurzfristige Einsätze entwickelt. So entstanden in den vergangenen zwei Wochen in mehreren Iterationen zwei Protoypen des Geräts und können nach Bedarf mit einem 3D-Drucker hergestellt werden.
Forscher und Ingenieure der US-amerikanischen Rutgers University haben mit 4D-Druck neuartige Mikronadeln, die 18-mal stärker als bisherige Injektionsnadeln sein sollen. Sie verursachen weniger Schmerzen, was vor allem für Menschen wie Diabetiker von Bedeutung ist, die sich zum Teil mehrmals täglich spritzen müssen. Wir stellen die 4D-gedruckten Injektionsnadeln einmal genauer vor.
Italienische und griechische Forscher haben mit der halbfesten Extrusions-3D-Drucktechnologie erfolgreich Tabletten teilweise beschichten können. Dadurch wurde die Freisetzungsrate der enthaltenen Wirkstoffe angepasst und ermöglicht so eine noch gezieltere, patientenspezifische Behandlung. Wie stellen die Inhalte und Ergebnisse der wissenschaftlichen Studie einmal zusammengefasst vor.
Der US-Hersteller von 3D-Druckern Origin aus San Francisco hat die Validierung seiner 3D-gedruckten Nasopharynxabstriche für COVID-19-Testkits abgeschlossen. Jetzt sollen diese in großem Umfang schnellstmöglich mit dem 3D-Druckverfahren hergestellt werden. Origin ist außerdem an weiteren Projekten zur Produktion und dem 3D-Druck von persönlicher Schutzausrüstung für medizinisches Personal (PSA) beteiligt.
Forscher an der School of Dental Medicine der University of Connecticut haben einen Handheld-Biodrucker entwickelt, mit dem volumetrischer Muskelverlust und andere Krankheiten behandelt werden können. Die mit dem Bioprint-3D-Stift hergestellten Gerüste haften um das Gewebe der Verletzung herum und sorgen so für ein Wachstum der Muskelzellen und schnelle Regeneration. Erste Tests mit dem 3D-Biopen verliefen erfolgreich.
Der 3D-Drucker-Hersteller SLM Solutions und der chinesische Hersteller für Unternehmen Canwell Medical gehen eine Partnerschaft ein. Canwell Medical setzt bei seinen Implantaten, orthopädischen Geräten und anderen Objekten auf die 3D-Drucker von SLM Solutions. Das 3D-Druck-Unternehmen sorgt laufend dafür, dass der 3D-Druck der wichtigsten Produkte von Canwell Medical laufend überprüft, untersucht und weiterentwickelt wird.
Im Bereich des Bioprintings, dem 3D-Druck von organischen Substanzen, wurden für die Medizin schon zahlreiche Entwicklungen zum Vorteil. Jetzt wollen US-Forscher etwas völlig Neues versuchen und testen in einem groß angelegtem Forschungsprojekt die Möglichkeit mit 3D-Druck Blut je nach Bedarf herstellen zu können. Die Vorteile dieses Verfahrens und die Pläne für die Umsetzung werden in diesem Beitrag vorgestellt.
Das belgische Unternehmen Materialise hat mit dem NIP Connector einen Weg gefunden, aus Standardartikeln aus dem Krankenhaus eine alternative Beatmungslösung zu entwickeln. Der Konnektor soll behördlich registriert werden und durchläuft derzeit eine Studie. Erste Ergebnisse werden in zwei Wochen erwartet. Im selben Zeitraum sollen auch die ersten Konnektoren für Krankenhäuser erhältlich sein, die mit einem 3D-Drucker hergestellt werden können.
Das College of Pharmacy der US-amerikanischen Purdue University arbeitet zukünftig mit dem Unternehmen Aprecia Pharmaceuticals zusammen, um den 3D-Druck von Medikamenten und pharmazeutischen Ausstattungen voranzubringen. Aprecia Pharmaceuticals hatte sich in dem Bereich bereits einen Namem gemacht und mit Spritam das erste Medikament aus dem 3D-Drucker entwickelt, welches von der FDA eine Zulassung erhielt.
Forschern am Massachusetts Institute of Technology (MIT) ist es gelungen, weiche, flexible neuronale Implantate mit einem 3D-Drucker herzustellen, die sich vorsichtig und sicher an die Umgebung im Gehirn anpassen. Diese eignen sich unter anderem dafür, Symptome von Krankheiten wie der Epilepsie, Parkinson oder Depression zu lindern. Mit einem Test an einer Maus bewiesen die Forscher jetzt die Funktionsfähigkeit ihrer Entwicklungen.
In den letzten Tagen haben wir über einige erfolgreiche, teils besonders kreative Ideen berichtet, wie mit 3D-Druck in der aktuellen Coronavirus-Pandemie medizinischen Personal und Einrichtungen geholfen werden kann. Und gerade Kreativität ist bei medizinischen Themen halt so eine Sache. Die amerikanische Food and Drug Administration sieht deshalb den breiten Einsatz der 3D-Drucker für die Hilfe in der Coronavirus-Pandemie skeptisch. Ob das das richtige Signal ist?
Der neuartige Coronavirus SARS-CoV-2-Virus ist in den USA mit voller Wucht angekommen und forderte seit Beginn der Pandemie auch in Amerika schon mehrere Hundert Tote. Die Krankenhäuser sind längst nicht mehr nur in New York am Limit, was 3D-Druck-Labore wie dieses an der Concordia University in Wisconsin auf den Plan gerufen hat, das medizinische Personal im Kampf gegen das neuartige Coronavirus zu unterstützen. Und das medizinische Personal zu schützen. 24 Stunden am Tag für 7 Tage die Woche drucken die rund 30 3D-Drucker der Universität jetzt wiederverwendbare Atemschutzmasken.
Das polnische Unternehmen und 3D-Druck-Spezialist Urbicum möchte in Zeiten der Coronavirus-Pandemie seine 3D-Druck-Kompetenzen und technischen Möglichkeiten dafür einsetzen, Beatmungsgeräte für an COVID-19 erkrankte Menschen herzustellen. Mit dem Projekt „VentilAid“ ist ihnen jetzt ein Gerät gelungen, das in ersten Tests gut abschnitt und nur wenige industrielle Bauteile benötigt. Die meisten Teile lassen sich mit einem herkömmlichen 3D-Drucker herstellen.