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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Ärzte im Steve Biko – Lehrkrankenhaus in Pretoria haben einem 35-jährigen Mann ein 3D-gedrucktes Mittelohr eingesetzt. Dem Patienten geht es gut, es ist jedoch noch nicht bekannt, ob er wieder hören kann. Dies war nicht der erste medizinische Durchbruch, der in Südafrika gelungen ist.
Eine Gruppe von US-Wissenschaftlern des Wake Forest Institute for Regenerative Medicine (WFIRM) hat ein neuartiges, mobiles 3D-Bioprinting-System namens WFIRM 3D vorgestellt, mit dem sich Haut direkt auf die Wunde ders Patienten drucken lassen können soll. Erste Versuche zeigen den Erfolg des mobilen 3D-Biodruckers. Die Wissenschaftler sprechen von einem „Durchbruch“.
Australische Forscher der Universität Wollongong (UOW) haben mit „3D Alek“ einen 3D-Biodrucker für die Herstellung von Ohren entwickelt. Im Auftrag wurden außerdem eine geeignete Biotinte hergestellt und die Forschungsgrundlagen geschaffen, um in Kürze ein lebendes Ohr mit patienteneigenen Stammzellen drucken zu können.
Fast unmöglich ist es ein zum Beispiel durch Verbrennungen verstümmeltes Gesicht zu rekonstruieren. Eine Studie des Wake Forest Institute for Regenerative Medicine (WFIRM) macht Betroffenen nun Hoffnung und bestätigt die Wirksamkeit einer 3D-bedruckten BioMaske zur Behandlung von Gesichtswunden. Das Forschungsprojekt wird vom US-amerikanischen National Institute of Health unterstützt.
Forscher der University of Minnesota Medial School nutzen die Möglichkeiten der 3D-Drucker (genauer der Bioprinter), um optimale Zellumgebungen für das künstliche Zellwachstum herzustellen. Durch Verbesserung der Umgebungsparameter für die Zellen sind genauere Krebsforschungen und die Erforschung neuer Methoden für die Krebsbehandlung möglich.
Von Geburt an was die kleine Ramiah Martin an Trachealagenesie erkrankt. Mit Trachealagenesie geborene Menschen werden ohne Luftröhre geboren und besitzen eine verformte Speiseröhre. Mit Hilfe des medizinischen 3D-Drucks konnte dem kleinen Mädchen aber geholfen werden und konnte sogar nach 13 Monaten Krankenhaus jetzt erstmals nach Hause.
Im schweizerischen Bettlach entsteht derzeit das Technologietransferzentrum „Swiss m4m Center“ mit dem Fokus auf Forschungs- und Wissenschaftstransfer für Implantate aus dem 3D-Drucker. Die Infrastruktur und das Dienstleistungsangebot sollen von Unternehmen und Forschungseinrichtungen gebucht werden können und außerdem neue Entwicklung für die Implantologie mit der 3D-Drucktechnologie entstehen.
Das Institut für Technologie-inspirierte regenerative Medizin (MERLN) der Universität Maastricht ist eine Kooperation mit der Biotechnologiefirma Aspect Biosystems eingegangen. Gemeinsam arbeiten die Forscher und Entwickler an dem 3D-Druck von Nierengewebe für die additive Herstellung funktionierender Organe.
Forscher aus Portugal haben in einer wissenschaftlichen Untersuchung das Potenzial des 4D-Drucks für das Bioprinting in der Regenerativen Medizin untersucht. Die Forscher kamen zu dem Ergebnis, dass das 4D Bioprinting einen sehr positiven Einfluss auf die schnelle und kostengünstige Herstellung von Organen mit 3D-Druck haben kann, in ferner Zukunft vielleicht sogar direkt in der Praxis. Wir stellen die Zusammenfassung der Forschungsarbeit zum 4D Bioprinting einmal genauer vor.
Ingenieure und Wissenschaftler der University of Maryland (UMD) haben das bisher weltweit kleinste Schaltungselement für fluidische Schaltungen erfolgreich mit einem 3D-Drucker hergestellt. Zum Einsatz kam ein 3D-Druckverfahren namens in-situ direct laser writing (isDLW). Die Ergebnisse der US-Forscher könnten unter anderem dabei helfen die Organ-on-a-chip-Technologie weiter zu verbessern.
Carbon, ein Start-up-Unternehmen für Hochgeschwindigkeits-3D-Drucker und Dentsply Sirona, ein Hersteller von Dentalprodukten und zahnmedizinischen Technologien, haben eine strategische Partnerschaft beschlossen. Gemeinsam entwickelt werden sollen Materialien, die mit 3D-Druckern von Carbon in hoher Geschwindigkeit bei maximaler Präzision professionelle Zahnprothesen mit 3D-Druck herstellen können sollen.
Hochelastisch und dennoch stark genug für anspruchsvolle Anwendungen? Das sind zwei Eigenschaften bei weichen Harzen für den SLA-3D-Druck, die nur schwer miteinander vereinbar sind. Diese Eigenschaften zu erfüllen verspricht das neue SLA-Harz Elastic Resin von Formlabs.
Einem Forscherteam der Empa (Schweiz) ist es gelungen, beliebige Formen organischer Strukturen aus Nanozellulose mit einem 3D-Drucker herzustellen. Ziel der Forscher ist es, biomedizinische Implantate für Menschen mit Knorpelerkrankungen fertigen zu können. Zum Beispiel Ohren.
Das italienische Unternehmen LimaCorporate hat in einem der führenden Krankenhäuser für Orthopädie in den USA seine erste 3D-Druckanlage zur additiven Fertigung von angepassten, komplexen Implantaten installiert. Damit sollen vor allem bei schwierigen Behandlungen bessere Implantatlösungen vor Ort schnell gefertigt werden können. 2020 wird die Anlage seine Arbeit aufnehmen und zukünftig noch weitere Kliniken in der Region mit passgenauen Implantaten aus dem 3D-Drucker versorgen.
Wissenschaftler der University of California haben mit einem 3D-Drucker einen Schwamm entwickelt, der die Nebenwirkungen der Chemotherapie reduzieren soll. Das Gerät, welches in seiner Funktionsweise einem Schwamm ähnelt, entzieht die toxischen Stoffe dem Körper um über 60 Prozent und reduziert so die Nebenwirkungen der Krebsbehandlung wie Übelkeit aber auch Haarausfall erheblich.
Das russische Unternehmen Additive Solutions hat fünf neue Metall-3D-Drucker vorgestellt. Die Metalldrucker D310, D250, D500, S800 und D130-Medical richten sich an gänzlich unterschiedliche Einsatzbereiche. Wir stellen die Geräte einmal genauer vor.
In Bulgarien wurde einem 35-jährigen Mann eine 3D-gedruckte Rippe eingesetzt. Dies war die erste derartige Operation im bulgarischen Tokuda Krankenhaus. Gedruckt wurde sie mit einem 3D-Drucker von 3DGence.
Forscher des renommierten Massachusetts Institute of Technology (MIT) haben mit Hilfe von 3D-Druckern eine smarte Tablette entwickelt, die mit Bluetooth ausgestattet die Abgabe von Medikamenten im Körper über einen längeren Zeitraum steuert. Gleichzeitig kann die smarte Tablette auch mit dem Arzt kommunizieren. Schon im nächsten Jahr soll die Tablette an Menschen getestet werden. Im Moment ist das Hauptproblem aber ein anderes.
In einem Krankenhaus der Ärzte ohne Grenzen in Jordanien wird derzeit erprobt, wie 3D-gedruckte Prothesen Kriegsopfern helfen könnten. Diese sind deutlich leichter und besser in der Handhabung. Die Testphase läuft noch, positive Ergebnisse wurden aber schon erzielt.
Mit dem „Phantom Project“ sollen Nachbildungen von Menschen entstehen, an denen man die genaue Strahlendosierung bei wichtigen Untersuchungen herausfinden soll. Die Forscherin Meagan Moore hat an der Louisiana State University erstmals eine lebensgroße Version mit einem 3D-Drucker gefertigt.