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.
Immer mehr medizinische Unternehmen erkennen Potenzial von 3D-Druck
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.
Kundenindividuelle Implantate aus dem 3D-Drucker
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.
Additive Fertigung medizinischer Geräte, Instrumente und Werkzeuge
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.
3D-gedruckte Modelle zur Operationsvorbereitung
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.
Zukunft: Das Drucken von Organen
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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Die stark wachsende Anzahl der mit dem SARS-CoV-2-Virus infizierten Menschen stellt Krankenhäuser weltweit vor Probleme, die an COVID-19 schwer erkrankten Menschen zu beatmen. Ein von dem Unternehmen Isinnova entwickeltes Verbindungsventil, welches mit einem herkömmlichen 3D-Drucker hergestellt werden kann und mit einer handelsüblichen Schnorchelmaske verbunden wird, soll jetzt bei Beatmungsengpässen eine hilfreiche Notlösung darstellen. Isinnova wird die 3D-Druckvorlage kostenlos und lizenzfrei zur Verfügung stellen.
Mehrere Unternehmen aus Spanien haben in sehr kurzer Zeit ein Gerät entwickelt, das an den an dem neuartigen Coronavirus SARS-CoV-2 schwer erkrankten Menschen helfen soll, das Atmen zu erleichtern. Von dem Gerät mit dem Namen Leitat 1 können pro Tag 50 – 100 Stück hergestellt werden. Unter anderem unterstützt auch Airbus das Projekt. Krankenhäuser weltweit sind für die immer mehr werdenden Entwicklungen der 3D-Druck-Branche und Makers-Szene dankbar.
Der unentwegte Kampf gegen die Folgen des SARS-CoV-2-Virus hat zwei Krankenhäuser in Kanada auf die Idee gebracht, einen Wettbewerb auszurufen. Bei der „Code Life Ventilator Challenge“ sollen Beatmungsgeräte entwickelt werden, die mit einem 3D-Drucker schnell und unkompliziert vor Ort hergestellt und zusammengebaut werden können. Den Gewinnern winkt ein Preisgeld von 130.000 Euro.
Auch der niederländische Hersteller für 3D-Drucker Ultimaker hat sich jetzt dem Kampf gegen die weitere Ausbreitung des neuartigen Coronavirus SARS-CoV-2 angeschlossen. Krankenhäuser sollen dafür auf die 3D-Druck-Kapazitäten des Unternehmens zugreifen können. Sollten also Ersatzteile fehlen oder gänzlich neue Ideen entstehen, bietet Ultimaker seine Hilfe beim Design und der Herstellung dieser Teile.
Am Klinikum der Universität München wird seit einigen Monaten ein Ganzkörper-3D-Scanner eingesetzt, der den Mitarbeitern und Ärzten die Arbeit erleichtert. 92 Kameras erstellen in wenigen Millisekunden zahlreiche Bilder, die anschließend automatisch zu einem 3D-Modell zusammengesetzt werden. Das sorgt für ein objektives Bild und Ärzte sind bei der Operation nicht mehr auf eine subjektive Schätzung angewiesen. Das Gerät hat noch weitere Vorzüge. Wir stellen den Einsatz des 3D-Scanners im Klinikum vor.
SARS-CoV-2, auch bekannt als der neuartige Coronavirus, stellt die Welt vor enorme Herausforderungen. Mit einem kupferhaltigen Material und einer 3D-Druckvorlage von Copper3D kann sich jetzt jeder der in Besitz eines 3D-Druckers ist eine solche Virus-Schutzmaske selber herstellen. Wir stellen die selbst gebaute Schutzmaske vor.
Das Coronavirus sorgt für Lieferengpässe in der Medizin. Gerade hier aber wird in der Krisenzeit besonder schnell Hilfe und Ersatz benötigt. Eine Unterbrechung in der Produktion und Verzögerungen in Logistik können zum Teil fatale Folgen haben. In einem Krankenhaus im norditalienischen Brescia gingen jetzt die Ventile für ein lebensnotwendiges Gerät zur intensivmedizinischen Versorgung von Covid-19-Patienten aus. Der schnelle Einsatz der 3D-Drucker zeigte sich hier als äußerst hilfreich und konnte schon zahlreiche Menschenleben retten.
Die Gans Bruce hatte einen folgenschweren Zusammenstoß mit einem Waschbären. Sein Schnabel wurde dabei schwer verletzt und fast vollständig zerstört. Ein Team von engagierten Besuchern des Bridgerland Technical College hatten eine Idee und halfen Bruce mit einer Schnabelprothese aus dem 3D-Drucker.
Ein Team von Forschern an der ETH Zürich hat aus biologisch abbaubaren Nanopartikeln und Zellulosefasern eine Allzweck-Trägertinte entwickelt, die sich verflüssigt, wenn sie durch die Düse eines 3D-Druckers gepresst wird. Kurz darauf setzt sie sich wieder in der Form zusammen, die für sie geplant ist. Die Schweizer Forscher gehen davon aus, dass sich das Material für personalisierte Implantate und weitere medizinische Anwendungen sehr gut einsetzen ließe.
Lorenzo Spreafico, Student der University of Leeds und leidenschaftlicher Maker, hat mit dem „T1“ einen relativ preiswerten Prothesenarm entwickelt und mit einem 3D-Drucker hergestellt. Die T1-Prothese lässt Berührungen spürbar werden und ist für rund 3.500 Euro vergleichsweise günstig zu anderen Modellen auf dem Markt.
„Jugend forscht“ veranlasst bereits seit 1965 junge Menschen dazu, ihre innovativen Ideen vorzustellen und umzusetzen. Am Regionalwettbewerb in Bonn in diesem Jahr nahmen zahlreiche kreative Jugendliche teil. Wie die Schülerin Franziska Völzgen zum Beispiel, die mit einem Korsett aus dem 3D-Drucker Menschen mit einer Wirbelsäulenverkrümmung helfen möchte und am „Jugend forscht“-Regionalwettbewerb in Bonn teilgenommen hat.
Forscher am Wake Forest Institute for Regenerative Medicine haben mit Hilfe von Bioprinting ein Labormodell des menschlichen Körpers entwickelt. Damit können zum Beispiel Medikamente viel schneller auf schädliche Reaktionen auf den menschlichen Organismus überprüft werden. Vor allem in Zeiten des Coronavirus ein wichtiges Thema. Aber auch Tierversuche lassen sich somit vermeiden. Wir stellen die wissenschaftliche Arbeit vor.
Das Wissenschafts- und Technologieunternehmen Merck und AMCM, eine Schwesterfirma des 3D-Drucker-Herstellers EOS, sind eine Kooperation eingegangen, um gemeinsam die Entwicklung von Tabletten aus dem 3D-Drucker voranzutreiben. Der entwickelte Prozess für den Einsatz in der klinischen Entwicklung basiert auf dem Pulverbettschmelzverfahren. Wir stellen die bisherigen Ergebnisse der Zusammenarbeit vor.
Die Polytechnische Universität Hongkong hilft der Krankenhausbehörde in China im Kampf gegen das Coronavirus. Dafür wurden jetzt mit Hilfe von 3D-Druck Schutzschilde entwickelt, die medizinisches Personal vor Körperflüssigkeiten schützen sollen und somit einen besseren Schutz vor Ansteckungen ermöglichen, als bisherige Schutzmaßnahmen. 10.000 Schilde wurden bereits mit dem 3D-Drucker hergestellt und ausgeliefert.
Chirurgen können sich mit 3D-gedruckten Modellen der zu operierenden Bereich besser auf die bevorstehende Operation vorbereiten. Meist werden dazu durch CT- und MRT-Scandaten die Daten erfasst und die Modelle mit einem 3D-Drucker vor Ort ausgedruckt. Dies war auch der Fall bei der 37-jährigen Patientin des RAK-Krankenhauses in den Vereinigten Arabischen Emiraten. Die schwierige Operation an ihrer Halswirbelsäule verlief jetzt erfolgreich, vermeldete das Krankenhaus.
Vor zwei Jahren berichteten wir erstmals von dem Handheld-3D-Drucker der Forscher der kanadischen University of Toronto. Mit dem Gerät lassen sich Hautblätter ausdrucken und so Wunden versorgen und die Regenerationszeit erheblich verkürzen. Die Universität vermeldete jetzt einen Erfolg bei den ersten Versuchen an lebendigen Organismen. Der 3D-Drucker für Haut hat damit die nächste, wichtige Entwicklungsstufe erreicht.
Das in Dänemark beheimatete Start-up Particle3D hat ein Verfahren entwickelt, mit denen sie eigenen Angaben zufolge verbesserte Knochenimplantate mit dem 3D-Drucker herstellen können. Diese verwachsen mit dem Körper und sollen so langfristig den Patienten weniger belasten. Wenn die Behörden diese Implantate zulassen, ist es geplant, dass sie 2022 erstmals bei Patienten eingesetzt werden können.
Deutsche Forscher vom Fraunhofer IAP-Institut arbeiten an biometrischen Polymeren für ein neuartiges System zur Unterstützung des Herzens. Erste klinische Studien werden voraussichtlich 2022 stattfinden. Die im Rahmen des Projekts PolyKARD stattfindenden Forschungen sollen außerdem einen neuen 3D-Drucker für Medizinprodukte der Klasse III hervorbringen. Alle Infos.
Das finnische Unternehmen UPM hat auf der SLAS2020-Wissenschaftskonferenz mit GrowInk eine neue Reihe seiner Biotinten vorgestellt. Diese eignen sich für verschiedene Bioprinting-Anwendungen, wie zum Beispiel das Tissue Engineering. Neben der GrowInk-Reihe wurde außerdem noch eine neue Bioink der GrowDex-Reihe vorgestellt.
Die Dubai Health Authority hat in ihrem Innovationszentrum ein neues 3D-Druck-Labor eröffnet. Damit soll Ärzte die Möglichkeit gegeben werden, patientenspezifische Modelle zur Operationsvorbereitung mit einem 3D-Drucker herstellen zu können. Die Regierung in Dubai möchte mit dem Investment das Gesundheitswesen noch effizienter gestalten.
