Zukunft der Medizin Medizin aus dem 3D-Drucker

Noch klingt es wie Science Fiction, wenn Mediziner von Organen aus dem Drucker sprechen. Tatsächlich ist eine gedruckte Leber noch ein Traum. Doch gedruckte Medizin-Technik findet auch heute schon breite Verwendung.
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Die Porosität des Implantats beträgt 95 Prozent, sodass Flüssigkeiten mit wenig Widerstand abfließen können und das Knochengewebe optimal mit den Außenränder verwächst. (EOS/Tobias Hase/dpa) Quelle: dpa
Schädelimplantat aus dem 3D-Drucker

Die Porosität des Implantats beträgt 95 Prozent, sodass Flüssigkeiten mit wenig Widerstand abfließen können und das Knochengewebe optimal mit den Außenränder verwächst. (EOS/Tobias Hase/dpa)

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MainzMit rasanter Geschwindigkeit hat sich der 3D-Druck in der Medizin ausgebreitet. Hörgeräte und Zahnkronen stammen längst aus Druckmaschinen, auch für chirurgische Einmal-Instrumente sowie zur Herstellung von Modellen für das Proben eines Eingriffs wird die Technik verwendet. Selbst für Tabletten: Weil Epileptiker Pillen nicht schlucken können, wird eine sehr poröse Struktur im Drucker fabriziert, die bei Kontakt mit Flüssigkeit im Mund zerfällt.

28 Prozent der Unternehmen aus der Medizintechnik und Pharmazie hätten schon Erfahrung mit 3D-Druck gesammelt, ermittelte die Unternehmensberatung Ernst & Young bei einer Umfrage in zwölf vor allem westlichen Ländern. Bei den Hörgeräten sei nahezu der ganze Markt umgestiegen, sagt Ernst & Young-Managerin Stefana Karevska. Dabei nutze die Medizintechnik das junge Verfahren häufiger als andere Branchen. Tendenz aber überall: steigend.

Kurioses aus dem Drucker
Glanz und Glitzer
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Wer New York City besucht und etwas Zeit hat, kann bei Michael McHale Designs in Brooklyn einen Kristalllüster in Auftrag geben. Nach 15 Stunden ist er fertig gedruckt. Umfang: rund 50 Zentimeter. Da er 899 Euro kostet, sollte man ein wenig Kleingeld dabei haben.

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Raus aus der Box
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In neuen Dimensionen denkt der niederländische Baukonzern Heijmans aus Amsterdam. Mit den 3D-Druck-Revoluzzern von MX3D und Joris Laarman Lab will er Hollands Kanäle und Grachten mit individuell gestalteten Brücken überspannen. Sie entstehen nicht wie üblich in abgekapselten Geräten, sondern Roboterarme stellen sie Schicht für Schicht her.  Die neue Produktionsmethode ermöglicht es, großflächige Strukturen in einem Stück zu produzieren.

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Wir haben den Größten
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Das behauptet das Berliner Start-up BigRep von sich – und meint sein Modell One.2 damit. Es bietet einen Kubikmeter Raum. Genug Platz zum Beispiel, um einen kunstvoll verzierten Tisch heranwachsen zu lassen. Laut Firmenchef René Gurka kommen die Hauptstädter „der Nachfrage kaum nach“. 95 Prozent ihrer Geräte exportieren sie ins Ausland.

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Hahn auf
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Als erster großer Badausrüster wagt sich American Standard mit der neuen Technologie auf den Markt. Gleich eine ganze Serie gedruckter Mischbatterien und Waschtisch-Armaturen wollen die Amerikaner auflegen. 24 Stunden dauert die Herstellung. In spätestens zehn Monaten sollen die Armaturen zu kaufen sein. Im Baumarkt werden sie kaum zu finden sein – bei Stückpreisen von knapp 11.000 bis nahe 20.000 Euro.

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Abgefahren
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Mit dem Strati hat Harvard-Absolvent und Local-Motors-Gründer John Rogers vergangenes Jahr das erste Auto vorgestellt, dessen Karosserie weitgehend aus dem Drucker stammt. Noch dieses Jahr will der Pionier in Maryland und Tennessee zwei Werke eröffnen, in denen die futuristischen Fahrzeuge in Serie gehen. Darunter auch dieser Sportwagen, den ein Fan namens Kevin Lo bei einem Modellwettbewerb entworfen hat. Mit angeblichen Kaufpreisen zwischen umgerechnet 15.000 und 25.000 Euro wären die schnittigen Elektroautos ein Schnäppchen.

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Individualisierung auf niedrigem Niveau
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Deutlich vorsichtiger geht der größte Autobauer der Welt, Toyota, das Thema an. Bei seinem Elektro-Konzeptfahrzeug i-Road, einem Einsitzer für den Stadtverkehr, sollen künftige Kunden ihr Gefährt immerhin mit einem gedruckten persönlichen Schmuckteil über dem Scheinwerfer markieren können. Motto: Hoppla, hier komm ich! Individualisierung auf niedrigem Niveau.

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„Das ist faszinierend“, sagt Bilal Al-Nawas, leitender Oberarzt der Klinik für Mund-, Kiefer- und Gesichtschirurgie der Unimedizin Mainz. „Die Chirurgen brauchen den 3D-Druck und die Patienten wünschen ihn. Dass wir von irgendwo im Körper ein Stück Knochen oder ein Stück Gefäß rausnehmen und das Teil irgendwo anders wieder einbauen – das kann nicht die Zukunft sein.“

Al-Nawas und seine Kollegen laden von Freitag an Forscher, Start-Ups und Druckmaschinenbauer aus aller Welt zu einem 3D-Druck-Kongress in Mainz ein. Mit dabei ist auch Eos aus der Nähe von München, führender Anbieter im industriellen 3D-Druck von Metallen und Kunststoffen, die als Pulverwerkstoff vorliegen.

Einer ihrer Drucker könne pro Tag 400 individuelle Zahnkronen herstellen – zu einem Zehntel des Preises der konventionellen Fertigung, sagte Martin Bullemer, Experte für die Additive Fertigung im Medizin- und Dentalbereich bei Eos. „Im gesamten Orthopädie-Bereich geht es vorwärts.“

Was hingegen nicht aus dem Drucker kommt, sind Schrauben – das können Drehmaschinen schneller. Auch gefräst und gegossen wird weiter. Die Forscher stürzten sich momentan lieber auf Gefäße, sagt Al-Nawas. In Tierversuchen habe man sie schon erfolgreich als Ersatz eingebaut.

„Gefäße sind der erste Schritt. Wenn das klappt, dann kann man sich auch vieles andere vorstellen“, so sagt Al-Nawas. Leber und Schilddrüse seien sehr interessant – aber auch noch sehr weit weg von der Anwendung.

Ein dickes Brett, das langsam gebohrt wird

Die Drucktechnik ermöglicht auch komplizierte Strukturen, die durch Bohren oder Spritzen nicht herstellbar wären. (EOS/Tobias Hase/dpa) Quelle: dpa
Hüftimplantat aus dem 3D-Drucker

Die Drucktechnik ermöglicht auch komplizierte Strukturen, die durch Bohren oder Spritzen nicht herstellbar wären. (EOS/Tobias Hase/dpa)

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Beim 3D-Druck werden Werkstoffe wie Titan, Kunststoff oder Keramik mit Hilfe von Lasern oder Infrarotlicht Schicht für Schicht verschmolzen. Da die Schichten nur hundertstel Millimeter dick sind, ist das Verfahren äußerst präzise. Auch komplizierte Wabenstrukturen sind möglich, die durch Bohren oder Spritzen nicht herstellbar wären. Der Bauplan ist individuell – und wird etwa nach einem Scan aus dem Computertomographen entworfen.

Chirurgen wie Al-Nawas würden gerne etwas anderes verbauen als Metall, wenn sie zum Beispiel nach einem Pferdetritt ein Gesicht rekonstruieren. „Wir wollen am liebsten ein Material, das vom Körper zu Knochen umgebaut wird, wie etwa Magnesium. Oder zumindest ein Material, das knochenähnlicher ist“, sagt er. Daran tüftelt er zusammen mit Materialforschern der Uni Darmstadt und der Unimedizin Mainz.

Forscher der Northwestern University in Chicago haben im 3D-Druck schon funktionsfähige Eierstöcke von Mäusen produziert. Nach der Transplantation entwickelten die weiblichen Tiere ohne jegliche weitere Behandlung Eizellen, die auf natürliche Weise befruchtet wurden, wie das Team vor wenigen Tagen im Fachblatt „Nature Communications“ berichtete.

Hausbau in 24 Stunden? Ein 3D-Drucker macht es möglich

Im vergangenen Jahr hatten US-Forscher gezeigt, dass Knorpel und Muskelstücke aus dem Drucker anwachsen und sich dort Blutgefäße und Nervenverbindungen bilden. Ein wichtiger Schritt für die Verwendung komplexer 3D-Teile im Körper.

Dabei sind die gedruckten Individual-Stücke keineswegs nur etwas für Menschen in den reicheren Ländern. Eine Untersuchung mit 19 Patienten mit Unterschenkelamputationen in Togo, Madagaskar und Syrien zeige, dass mit einem leichten 3D-Scanner eine digitale Form der Gliedmaße erstellt werden könne, erklärte die Hilfsorganisation Handicap International. Anschließend sei mit einem 3D-Drucker eine maßgeschneiderte Fassung hergestellt worden. Das eröffne neue Möglichkeiten gerade in entlegenen Gebieten und Konfliktzonen.

Al-Nawas warnt aber vor einer Überschätzung der Möglichkeiten. „Nachher sagt jeder: Der Durchbruch ist da, und morgen drucken wir neue Herzen.“ Das könne dazu führen, dass viele Mediziner dann von den tatsächlichen Ergebnissen enttäuscht seien. „Es ist spannend, aber es ist ein dickes Brett. Und die werden immer langsam gebohrt.“

  • dpa
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