3D-Druck-Material fördert Knochenregeneration

Medizintechnik 07. 10. 2016
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Forscher an der Northwestern University haben ein Material für den 3D-Druck künstlicher Knochen entwickelt. Damit lassen sich dem Team zufolge nicht nur leicht persönlich angepasste Implantate herstellen. Das Material fördert zudem sehr gut die Heilung und das Wachstum natürlicher Knochen. Davon sollen insbesondere Kinder profitieren, die klassischen Implantaten, beispielsweise aus Metall, irgendwann entwachsen.

Teil des Knochens

Während klassische Implantate Erwachsenen oft helfen können, sind sie für Kinder meist nur schlecht geeignet. Wenn man ihnen ein permanentes Implantat verpasst, muss man weitere Operationen vornehmen, wenn sie wachsen, so Ramille N. Shah, Professorin für Materialwissenschaften an der Northwestern. Sie können über Jahre Probleme haben. Ihr Team hofft, mit dem neuen, hyperelastischen Material Abhilfe zu schaffen. Denn es ist als Tinte für 3D-Drucker nicht nur geeignet, Implantate jeder Form zu drucken. Es integriert sich auch gut in den Körper.

Das Material ist eine Mischung aus zehn Prozent eines biokompatiblen Polymers und 90 Prozent Hydroxylapatit, ein Kalziummineral, das die Knochenregeneration begünstigt. Dieses ist an sich zu hart und brüchig, um wirklich ideal für Implantate zu sein – doch die Mischung ist flexibel, stabil und zudem sehr porös. Porosität ist wichtig für die Geweberegeneration, denn man will, dass Zellen und Blutgefäße das Gerüst durchdringen. Zudem können der Tinte andere Substanzen beigemengt werden, beispielsweise Antibiotika gegen Infektionsrisiken oder das Gewebewachstum zusätzlich begünstigende Wirkstoffe.

Drucker für Spitäler

Die Forscher konnten zeigen, dass Stammzellen auf 3D-gedruckte Gerüste aus ihrem Material reagieren, indem sie zu Knochenzellen werden. Auch die Ergebnisse von Tests an lebenden Tieren waren vielversprechend. Dementsprechend groß ist die Hoffnung der Forscher, dass das neue Material tatsächlich zur klinischen Anwendung kommen wird.

So wäre in Zukunft vorstellbar, dass Ärzte in Spitälern die nötige Form für ein Knochenimplantat einfach mittels 3D-Körperscan ermitteln und es nur noch drucken müssen. Die Durchlaufzeit für ein Implantat, das speziell an einen Kunden angepasst ist, könnte unter 24 Stunden liegen. Prof. Shah hält eine 3D-Druck-Revolution in der orthopädischen Chirurgie für möglich, die letztlich allgemein bessere Heilungserfolge bedeutet.

 

Text zum Titelbild: Gedruckte Wirbel: Diese könnten Patienten helfen (Bild: Adam E. Jakus)

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