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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Ben Ryan ist Vater eines kleinen Jungen, der auf eine Prothese angewiesen ist. Schon als Baby. Da in Ryan’s Augen der momentane Markt für Baby- und Kinderprothesen eher dürftig ist, baute er gemeinsam mit Hilfe von Crowdfunding und namhaften Unternehmen das Start-up Ambionics auf, mit dem Ziel, individuelle und passgenaue Prothesen aus dem 3D-Drucker, für Babys und Kinder weltweit, schnell und bezahlbar bereitstellen zu können. Mit Erfolg.
Forscher des Fraunhofer-Instituts für Schicht- und Oberflächentechnik IST arbeiten an einem Verfahren für die Herstellung passgenauer Implantaten aus dem 3D-Drucker. Bei dem neuartigen Verfahren, an dem auch internationale Partner mitgewirkt haben, kommt auch ein Plasmastrahl zum Einsatz. Wir stellen die Forschungsarbeit und das Projekt mit seinen Vorteilen einmal genauer vor.
Nanoscribe hat einen neuen 3D-Drucker vorgestellt, den Photonic Professional GT2. Das benutzerfreundliche Gerät kann zum Beispiel Mikrolinsen für Smartphones und zerbrechliche feine Gitterstrukturen für die Zellbiologie herstellen. Der Photonic Professional GT2 kann Objekte mit Submikrometerdetails ab 160 Nanometern bis in den Millimeterbereich auf einer Fläche von maximal 100 x 100 Quadratmillimeter in sehr kurzer Zeit drucken. Wir stellen den Photonic Professional GT2 einmal genauer vor.
Die 3d.FAB-Plattform aus Frankreich arbeitet derzeit an einem Verfahren, mit dem menschliches Gewebe direkt auf den Empfänger aufgedruckt wird. Nicht nur Menschen mit Verbrennungen könnten sehr stark davon profitieren. Wir haben uns das Verfahren angesehen.
Der kanadische 3D-Drucker-Hersteller NewPro 3D hat mit dem NP1 einen neuen DLP-3D-Drucker auf den Markt gebracht. Beim NP1 setzt NewPro 3D auf die schnelle ILI-3D-Drucktechnologie. Gemeinsam mit Materialise plant das Unternehmen den 3D-Druck im medizinischen Bereich weiter voranzubringen. Die Auslieferung des NP1 soll 2019 beginnen. Wir stellen den 3D-Drucker einmal genauer vor.
Ein Forscherteam der Purdue University hat mit Hilfe von 3D-Druckern eine Schuhsohle entwickelt, mit der der Heilungsprozess diabetischer Geschwüre beschleunigt werden soll. Außerdem sollen sich so die Anzahl von Amputationen reduzieren lassen. Wir haben uns das Projekt zur Herstellung dieser 3D-gedruckten Silikoneinlegesohlen einmal genauer angeschaut.
Forscher der Universität Pierre und Marie Curie in Paris haben flache Kunststoffmodule entwickelt, die sich per Knopfdruck zu dreidimensionalen Strukturen verformen können. Denkbare Einsatzmöglichkeiten für diese Module sind die Medizintechnik und Robotik. Wir stellen die Forschungsarbeit einmal genauer vor.
Yissum ist ein Technologieunternehmen, das für die Kommerzialisierung und Patentierung aller an der Hebrew University of Jerusalem gefertigten Erfindungen zuständig ist. Jetzt wurde für den personalisierten Lebensmittel-3D-Druck eine neuartige Technologieplattform eingeführt, die nun auf den personalisierten 3D-Druck im medizinischen Bereich übertragen werden soll und die additive Herstellung von Tabletten möglich macht.
Ein US-Forscherteam an der University of Utah hat eine neue 3D-Biodruckmethode entwickelt, mit der Sehnen und Bänder mit einem 3D-Drucker hergestellt werden können. Die Einsatzbereiche sind noch überschaubar, das Verfahren in den Kinderschuhen. Und dennoch lohnt sich ein Blick auf das Verfahren.
Forscher an der ETH Zürich haben ein 3D-Druckverfahren namens „embedded magnet printing“ entwickelt, mit dem magnethaltige Objekte 3D-gedruckt werden können. Um das Prinzip zu zeigen, wurde eine Herzpumpe gedruckt. Doch das 3D-Druckverfahren kann noch viel mehr.
Das noch junge Start-up-Unternehmen Kumovis aus München, das sich seit 2016 auf den 3D-Druck für medizinische Anwendungen konzentriert, hat einen Millionenbetrag namhafter Investoren zur Verfügung gestellt bekommen. Mit diesem sollen nun ihre Kumovis 3D-Drucker auf dem wachsenden Markt für medizinische 3D-Drucker gebracht werden.
Die österreichische Karl Landsteiner Privatuniversität Krems (KL Krems) hat ein Projekt zur Fertigung von Gewebemodellen mit dem 3D-Drucker gestartet. Ziel der Forschungsarbeit sind 3D-gedruckte Organmodelle mit realitätsnahen Materialeigenschaften. Wir stellen die Forschungsarbeiten der KL Krems einmal genauer vor.
Tiefe Wunden auf der Haut, zum Beispiel nach einem Brand, sind schwer zu behandeln. Man benötigt Spenderhaut, die nicht immer leicht zu bekommen ist. Kanadische Forscher an der Universität von Toronto haben nun einen mobilen Bioprinter entwickelt, der einfach in der Handhabung, leicht im Gewicht und tragbar ist. Ein erster Schritt in eine spannende technologische Richtung, um vor allem in Krisengebieten und Dritte Welt-Ländern eine bessere Wundversorgung anbieten zu können.
Das bionische Auge klingt mehr nach Science-Fiction als nach Realität und dennoch soll es bald möglich sein bionische Augen mit einem 3D-Drucker herzustellen und beim Menschen einzupflanzen. Das jedenfalls berichten Forscher der Universität Minnesota, die zuletzt Fortschritte bei ihre selbst entwickelten Lösung machen konnten. Wir stellen die futuristischen Forschungsarbeiten der Wissenschaftler vor.
Das Startup Shapecrunch aus Indien hat es sich zum Ziel gesetzt, den Prozess von maßgefertigten Schuheinlagen aus dem 3D-Drucker zu automatisieren. Im ersten Schritt hilft die von Shapecrunch entwickelte ab dem Anwender dabei, aus Fotos ein 3D-Modell seiner Füße zu erstellen. Auf Grundlage der Daten kann anschließend eine medizinische, passgenaue und individuelle Schuheinlage für den Patienten erstellt werden.
Forscher des National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST) aus Japan haben eine neue 3D-Druckmethode entwickelt, mit der sie hochwertigen und passgenauen Zahnersatz herstellen können. Der Prozess ist weniger zeitaufwendig und deutlich günstiger als bisherige Methoden. Der Bedarf an einem solchen Verfahren entstand aus einem ganz bestimmten Grund.
Forschern der TU Wien ist es gelungen mit einem 3D-Drucker eine künstliche Plazentabarriere auf einem Chip herzustellen. Diese Entwicklung hilft in Zukunft dabei wichtige Bio-Membranen besser zu verstehen und Forschungsfragen zu klären, etwa über den Glucose-Austausch zwischen Mutter und Kind.
Im Rahmen des sogenannten „Projekt 5-100“ haben Forscher der polytechnischen Universität St. Petersburg und des Institutes für Zytologie der Russischen Akademie der Wissenschaften einzigartige polymere Materialien für medizinische Zwecke erzeugt, die traumatisierte menschliche Organe reparieren sollen. Das Material befindet sich noch in der Entwicklungsphase, liefert aber bereits vielversprechende Ergebnisse.
Kordian, ein kleiner Junge aus Polen, ist gerade drei Wochen auf der Welt, als ein schwerwiegendes Herzproblem bei ihm festgestellt wurde. Seine Ärzte mussten schnell handeln, um ihn zu retten. Mit einem detailgenauen Modell seines Herzens aus dem 3D-Drucker konnten die Chirurgen und die Mutter die richtige Entscheidung für die Operation treffen – und retteten so Kordian das Leben.
Das Yonsei University Health System aus Südkorea hat mithilfe von 3D-Druckern ein künstliches Auge in einer solch hohen Qualität entwickelt, dass es jetzt bereit für die Kommerzialisierung sein soll. Gemeinsam mit lokalen Unternehmen und koreanischen Behörden soll das Projekt bis 2020 abgeschlossen werden.