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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Der 3D-Druck hat in der Medizin längst schon Fuß gefasst und ist in Bereich wie die Zahmedizin, Operationsvorbereitung oder Prothetik längst ein festes Standbein. Gerade vor schwierigen Operation greifen Chirurgen gerne auf die realitätsnahen 3D-gedruckten Modelle ihrer Patienten zurück, um sich optimal auf die bevorstehenden Operation vorbereiten zu können. Der deutsche Hersteller für Konsumgüter Henkel und das 3D-Druckunternehmen NewPro 3D haben jetzt eine Kooperation beschlossen, um zusammen weitere Lösungen für diesen Bereich anbieten zu können.
Das 3D-Druckunternehmen Essentium und der Software-Hersteller Vorum arbeiten zusammen an einer globalen Lösung zur effizienten Herstellung von Orthesen und Prothesen mit dem 3D-Drucker. Im Fokus steht dabei die effektive Ablösung traditioneller Herstellungsmethoden, eine schnellere Herstellung zu geringeren Kosten bei höherer Qualität der patientenindividuellen Orthesen und Prothesen.
Britische Forscher der University of Sheffield arbeiten an einer Lösung zum besseren Schutz vor Bakterien. Dafür werden Additive auf Silberbasis eingesetzt. Laut einer Studie der Wissenschaftler ist die Entwicklung durchaus effektiv. Wir fassen die wichtigsten Punkte der Studie zusammen.
Spanische Forscher der Universidad De Sevilla und englische Wissenschaftler der University of Nottingham haben an einer neuen Lösung für den 3D-Druck von Gold gearbeitet. Dieser ist ihnen mit der Inkjet-3D-Drucktechnologie jetzt gelungen. Wir zeigen, welchen Nutzen diese Entwicklung für den Pharmaindustrie haben kann.
Forscher der Technischen Hochschule Köln und der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf (HHU) arbeiten gemeinsam an einer Lösung für den 3D-Druck von Medikamente. Die Tabletten aus dem 3D-Drucker sollen genauer auf den einzelnen Patienten zugeschnitten werden und so eine bessere Wirkung erzielen bei weniger Nebenwirkungen. Wir stellen die ersten Ergebnisse der Forschungen vor.
Der US-amerikanische 3D-Drucker-Hersteller und globales Unternehmen 3D Systems und das Biomedizin-Unternehmen CollPlant arbeiten gemeinsam an Lösungen für den 3D-Druck von Geweben und Gerüsten. Dazu gingen beide Unternehmen jetzt eine Entwicklungsvereinbarung ein, um ihre Erfahrungen im 3D-Druck und der Biomedizin für die Weiterentwicklung des Bioprintings voranzubringen.
Dr. Gildea von der Cleveland Clinic hat mit einem 3D-Drucker patientenspezifische Stents für den Einsatz bei Atemwegsproblemen entwickelt. Diese wurden nun von der US-amerikanischen Food and Drug Administration (FDA) für den Einsatz bei Patienten zugelassen. Wir haben uns die 3D-gedruckten Silikonstents angesehen.
Erst wenig getestet und trotzdem in China schon auf dem Vormarsch, sind Implantate aus dem hochporösen Material Tantal. Vor allem der hohe Schmelzpunkt von Tantal bereitet den Forschern für die additive Verarbeitung des seltenen Materials Probleme. Nach Angaben aus China aber konnten die Forscher diese Hürde mit einem eigenen 3D-Drucksystem überwinden und fertigen jetzt individuelle Implantate aus Tantal mit dem 3D-Drucker.
FossiLabs, ein Startup aus Pennsylvania (USA), hat vollständig poröse Implantate, die mit einem 3D-Drucker aus PEEK-Material hergestellt werden können, vorgestellt. Diese sollen dabei helfen, dass sich neues Knochenmaterial besser und schneller in die bestehende Struktur integrieren kann.
Die junge Frau Bibhabari Samal leidet an der seltenen Knochenerkrankung Cherubismus. Damit das nahezu erblindete Mädchen wieder sehen kann, griffen die Ärzte auch auf die 3D-Drucktechnologie zurück. Die Behandlung verlief erfolgreich, wie die Ärzte jetzt vermeldeten.
Forscher der Jiangnan University und der University of Queensland haben in einer Arbeit den 3D-Druck von Kartoffelpüree mit Probiotika versetzt untersucht. Dabei wollten sie neue Wege für funktionelle Lebensmittel aus dem 3D-Drucker finden. Der 3D-gedruckte Kartoffelbrei soll als funktionelles Lebensmittel die medizinische Versorgung der Patienten verbessern. Wir haben uns die Forschungen einmal genauer angesehen.
Forscher an der Universität von São Paulo haben erfolgreich funktionale Mini-Lebern mit dem 3D-Drucker hergestellt. Diese weisen bereits einige Funktionen auf, die sonst nur „echte“ Lebern möglich machen. Wir stellen die frühen Forschungen der brasilianischen Wissenschaftler einmal vor.
Der international tätige US-Mischkonzern General Electric (GE) plant seine Aktivitäten im Gesundheitswesen weiter auszubauen. Dafür sucht es nach neuen Ideen und Lösungen, die das Unternehmen vor allem in den Bereichen 3D-Druck, künstlichen Intelligenz und in der Patientenüberwachung sieht. Wir stellen die Pläne von GE einmal genauer vor.
Wissenschaftler des Wake Forest Institutes für Regenerative Medizin (WFIRM) in North Carolina haben ein Trachealgewebekonstrukt aus mehreren Materialien mit unterschiedlichen Funktionen mit dem Bioprinter hergestellt. Das Gewebe soll bei Problemen wie der Trachealstenose helfen. Wir stellen die Arbeit des Institutes vor.
An der australischen University of Adelaide fand der weltweit größte Kurs für Nasennebenhöhlenchirurgie statt. In diesem Jahr wurde erstmals Mal an realistischen Modellen aus einem 3D-Drucker geübt, für die sich der Leiter des Kurses und weltweit bekannte Sinuschirurg Professor PJ Wormald entschieden hatte.
US-Forscher des Rensselaer Polytechnic Institute (RPI) und der Yale University haben ein Verfahren entwickelt, mit dem Haut mit funktionierenden Blutgefäßen im 3D-Druckverfahren hergestellt werden kann. Diese entsteht dank einer speziellen Biotinte. Wir haben uns die Arbeit angesehen.
Das Hochtechnologieunternehmen TRUMPF präsentiert auf der formnext 2019 seinen neuen 3D-Drucker TruPrint 2000. Dieser eignet sich besonders für sensible Branchen wie die Medizintechnik oder Luft- und Raumfahrtunternehmen, die auf hohe Qualitätsstandards setzen.
Das Münchner 3D-Druckunternehmen Kumovis stellt auf der formnext 2019 sein Ökosystem rund um den 3D-Drucker KUMOVIS R1 vor und richtet sich dabei vor allem an Interessenten aus dem medizinischen Sektor. Besucher können sich vor Ort mit Experten unterhalten und bekommen Lösungen vorgestellt. Das bietet Kumovis.
Der polnische Prothesen-Hersteller und Start-up-Unternehmen Glaze Prosthetics steht derzeit mit seinen 3D-gedruckten Prothesen im Finale des renommierten Start-up-Wettbewerbs „43North“ in den USA. Gewinnt das Unternehmen den Preis, will es mit dem Preisgeld verstärkt in den USA investieren und seine stylischen Prothesen aus dem 3D-Drucker verbreiten.
Der Student der Hochschule Aalen Edward Kelbler erhielt für seine Bachelorarbeit, zum Thema 3D-gedruckte Kontaktlinsen eine Auszeichnung mit einem Preisgeld in Höhe von 2.000 Euro. Dieser Preis wird alle zwei Jahre von der Binder Optik GmbH an Autoren vergeben, die eine Arbeit mit hohe Relevanz für die Wirtschaft geschrieben haben. Die Arbeit sieht mit dem 3D-Druck bei der Herstellung von Kontaktlinsen großes Potenzial für Optiker.
