Trefferliste

41 Steckbriefe

Pro­duk­te #01
Co­ch­lea Im­plan­ta­te
Pro­duk­te #02
Lab-On-A-Chip
Pro­duk­te #03
Pfle­ge­ro­bo­ter
Pro­duk­te #04
Re­ti­na Im­plan­ta­te
Pro­duk­te #05
Ro­bo­ter
Pro­duk­te #06
Tat­too-Elek­tro­den
Pro­duk­te #07
Weara­bles
Pro­duk­te #08
Me­di­ka­men­te mit Sen­so­rik
Pro­duk­te #09
Ge­sund­heits-Apps
Pro­duk­te #10
Ope­ra­ti­ons­sys­te­me
Pro­duk­te #11
Por­ta­ble DNA-Se­quen­zier­ge­rä­te
Pro­duk­te #12
T-Shirts mit EKG
Tech­no­lo­gi­en #01
Me­di­zi­ni­scher 3D-Druck
Steckbrief Technologien #000001

Me­di­zi­ni­scher 3D-Druck

Be­schrei­bung

Der Ein­satz von 3D-Druck un­ter­stützt die Me­di­zin auf ver­schie­dens­te Ar­ten. Me­di­zi­ni­sche Pro­duk­te und Hilfs­mit­tel kom­men be­reits viel­fach aus 3D-Dru­ckern, zu­dem be­schäf­tigt sich die For­schung ak­tu­ell mit dem Druck von bio­lo­gi­schem Ge­we­be. Das Prin­zip ist bei al­len ge­druck­ten Er­zeug­nis­sen ähn­lich: In der ad­di­ti­ven Fer­ti­gung wird auf Ba­sis von Da­ten­mo­del­len ein drei­di­men­sio­na­les Mo­dell in dün­ne Schich­ten zer­legt. Als Er­geb­nis wird ein Satz kon­tu­rier­ter vir­tu­el­ler Schich­ten gleich­mä­ßi­ger Di­cke ge­won­nen. Spe­zi­el­le An­la­gen bau­en die­se je­weils Schicht für Schicht in ein phy­si­sches Ge­samt­mo­dell, so dass aus dem vir­tu­el­len ein rea­les Mo­dell ent­steht. Als Ma­te­ria­li­en die­nen ver­schie­de­ne Kunst­stof­fe, Ke­ra­mik und Me­tal­le, aber auch le­ben­de Zel­len, die zu­sam­men mit Nähr­stof­fen und Ge­la­ti­ne zu ei­ner Art „Bio-Tin­te“ ver­mengt wer­den.

Bei der Her­stel­lung von in­di­vi­du­el­len me­di­zi­ni­schen Pro­duk­ten wie Pro­the­sen, Im­plan­ta­ten oder Hör­ge­rä­ten ist der 3D-Druck be­reits weit ver­brei­tet. Ins­be­son­de­re im Be­reich der Zahn­tech­nik konn­te sich das ad­di­ti­ve Ver­fah­ren ge­gen­über her­kömm­li­chen Her­stel­lungs­ver­fah­ren von Zahn­kro­nen durch­set­zen und sorgt für er­heb­li­che Kos­ten­sen­kun­gen. Aber auch bei Kom­plett­pro­the­sen und Im­plan­ta­ten wie Knie­ge­len­ken nimmt die Ver­brei­tung von ge­druck­ten Er­zeug­nis­sen zu. Da­mit ist ei­ne In­di­vi­dua­li­sie­rung der me­di­zi­ni­schen Pro­duk­te so­gar zu teils nied­ri­ge­ren Prei­sen mög­lich. In der Her­stel­lung von maß­ge­fer­tig­ten me­di­zi­ni­schen Hilfs­mit­teln wie Hör­ge­rä­ten und OP-Be­darf wie Bohr­scha­blo­nen oder spe­zi­el­len Skal­pel­len ist der 3D-Druck tech­no­lo­gisch eben­falls aus­ge­reift. Er­fol­ge konn­ten zu­dem bei der Her­stel­lung von Me­di­ka­men­ten er­zielt wer­den. Die US-ame­ri­ka­ni­sche Zu­las­sungs­be­hör­de FDA hat 2015 erst­ma­lig ein Me­di­ka­ment zu­ge­las­sen, das per 3D-Druck her­ge­stellt wur­de. Der me­di­zi­ni­sche 3D-Druck er­mög­licht ei­ne ex­ak­te Do­sie­rung der Wirk­stoff­men­ge, die da­durch in­di­vi­du­ell auf den Pa­ti­en­ten ab­ge­stimmt wer­den kann. Dar­über hin­aus wur­den 3D-Dru­cker für die Her­stel­lung von gan­zen „Mi­ni­fa­bri­ken“ ver­wen­det, in de­nen Me­di­ka­men­te lo­kal pro­du­ziert wer­den kön­nen. Die Me­di­ka­men­ten­her­stel­lung kann da­mit au­ßer­halb spe­zia­li­sier­ter An­la­gen, z. B. an ab­ge­schie­de­nen Or­ten oder in Kri­sen­ge­bie­ten, er­fol­gen. In der me­di­zi­ni­schen Aus­bil­dung wer­den 3D-ge­druck­te Mo­del­le zu Schu­lungs­zwe­cken ver­wen­det. Chir­ur­gen kön­nen die­se zur Ope­ra­ti­ons­vor­be­rei­tung nut­zen und so ei­ne op­ti­ma­le Pla­nung der not­wen­di­gen Schrit­te vor­neh­men. Dies führt zu bes­se­ren Be­hand­lungs­er­geb­nis­sen, be­son­ders bei schwie­ri­gen und/oder sel­te­nen Ein­grif­fen.

Die An­wen­dungs­mög­lich­kei­ten und -ge­bie­te des me­di­zi­ni­schen 3D-Drucks neh­men kon­ti­nu­ier­lich zu. Die Her­stel­lung von gan­zen Or­ga­nen rückt da­bei zu­neh­mend in den Fo­kus der Wis­sen­schaft. Im Som­mer 2017 ge­lang es For­schern der ETH-Zü­rich, ein Si­li­kon­herz im 3D-Druck­ver­fah­ren her­zu­stel­len, das 3.000 Schlä­ge aus­hielt. Auch mit dem 3D-Druck von Ge­la­ti­ne-Ei­er­stö­cken, die in Mäu­se trans­plan­tiert wur­den, hat­ten For­scher be­reits Er­folg. Die Mäu­se ent­wi­ckel­ten nach der Trans­plan­ta­ti­on funk­ti­ons­fä­hi­ge Ei­zel­len, die auf na­tür­li­che Art be­fruch­tet wer­den konn­ten. In ei­ne ähn­li­che Rich­tung geht das „Bio­prin­ting“, bei dem Ge­we­be aus zu­vor ge­züch­te­ten Zel­len her­ge­stellt wird. Wäh­rend bei der Nah­rungs­mit­tel­her­stel­lung von Flei­scher­satz durch „Bio­prin­ting“ be­reits Er­fol­ge er­zielt wer­den konn­ten, steht der 3D-Druck ei­nes kom­ple­xen funk­ti­ons­fä­hi­gen Or­gans bis­her noch aus. Gro­ßes Po­ten­zi­al er­gibt sich zu­dem aus der Ver­wen­dung von Na­no­ma­te­ria­li­en. Ein For­scher­team am Tri­ni­ty Col­le­ge Dub­lin be­schäf­tigt sich in die­sem Zu­sam­men­hang mit neu­ar­ti­gen und sehr klei­nen Bat­te­ri­en, die in ver­schie­de­nen For­men ge­druckt und in an­de­re Ma­te­ria­li­en in­te­griert wer­den kön­nen. Ein po­ten­zi­el­les An­wen­dungs­ge­biet stel­len Herz­schritt­ma­cher dar.

Ak­teu­ren aus dem Be­reich des me­di­zi­ni­schen 3D-Drucks bie­ten sich Ko­ope­ra­ti­ons­po­ten­zia­le mit 3D-Druck-An­bie­tern aus an­de­ren Bran­chen, et­wa der Luft- und Raum­fahrt­tech­nik. Auch mit Me­di­ka­men­ten­her­stel­lern und der Le­bens­mit­tel­in­dus­trie sind Ko­ope­ra­tio­nen denk­bar.

Aus­ge­wähl­te An­bie­ter me­di­zin­si­cher 3D-Druck­ver­fah­ren sind et­wa PE­Per­Print (Hei­del­berg), EOS (Krailling bei Mün­chen), Con­cept La­ser (Lich­ten­fels), Hu­manX (Wildau) oder Emer­ging Im­plant Tech­no­lo­gies (Wurm­lin­gen).

Die For­schung beim Bio­prin­ting und beim 3D-Druck von Or­ga­nen wird ins­be­son­de­re vom Be­darf nach Or­gan­trans­plan­ta­ten an­ge­trie­ben. In Deutsch­land ster­ben pro Tag ca. drei Men­schen, weil sie nicht recht­zei­tig ein pas­sen­des Or­gan er­hal­ten. Die Grund­la­gen­for­schung im me­di­zi­ni­schen 3D-Druck er­folgt meist in For­schungs­ein­rich­tun­gen aus dem uni­ver­si­tä­ren Be­reich, die von öf­fent­li­chen Gel­dern der Län­der, des Bun­des oder der EU fi­nan­ziert wer­den.

Der me­di­zi­ni­sche 3D-Druck un­ter­liegt ei­ner Viel­zahl von An­for­de­run­gen, die sich durch die Re­gu­lie­run­gen auf dem Me­di­zin­markt er­ge­ben. Lang­wie­ri­ge Zer­ti­fi­zie­rungs­ver­fah­ren und stren­ge Vor­ga­ben an die Si­cher­heit und Ver­träg­lich­keit der Druckerzeug­nis­se stel­len die Her­stel­ler vor gro­ße Her­aus­for­de­run­gen. Auch die feh­len­den Lang­zeit­er­fah­run­gen mit den ge­druck­ten Pro­duk­ten stel­len ak­tu­ell ein Hin­der­nis dar. Ins­be­son­de­re bei Im­plan­ta­ten wie Knie­ge­len­ken ist ei­ne ab­schlie­ßen­de Be­ur­tei­lung erst nach lang­jäh­ri­gem Ein­satz mög­lich. Ei­ne wei­te­re Her­aus­for­de­rung er­gibt sich durch Fäl­schun­gen. Die sin­ken­den Her­stel­lungs­kos­ten für 3D-Dru­cker er­hö­hen das Ri­si­ko ei­ner Ver­brei­tung von Fäl­schun­gen im Be­reich der Me­di­zin­tech­nik er­heb­lich.

Das glo­ba­le Markt­vo­lu­men von 3D-Druck-Ver­fah­ren in der Me­di­zin­tech­nik be­trug im Jahr 2015 rund 260 Mil­lio­nen Eu­ro. Laut ei­ner Stu­die von PwC Stra­te­gy& steigt das Markt­vo­lu­men bis zum Jahr 2030 um den Fak­tor 20.

Kit­son, P., Ma­rie, G., Fran­coia, J., Za­less­kiy, S., Si­ger­son, R., Ma­thie­son, J. und Cro­nin, L. (2018). Di­gi­tiza­t­i­on of mul­tis­tep or­ga­nic syn­the­sis in re­ac­tionwa­re for on-de­mand phar­maceuti­cals.

La­ron­da, M., Rutz, A., Xiao, S., Whel­an, K., Dun­can, F., Roth, E., Woo­d­ruff, T. und Shah, R. (2018). A bio­prost­he­tic ova­ry crea­ted using 3D prin­ted mi­cro­po­rous scaf­folds res­to­res ova­ri­an func­tion in ste­ri­li­zed mi­ce.

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Am­bi­ent As­sis­ted Li­ving
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Mi­kro­phy­sio­lo­gi­sche Sys­te­me
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P4-Me­di­zin
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Pro­to­nen­the­ra­pie
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se­cur­Ph­arm e. V.
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Te­le­me­di­zin
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EXIST
För­der­mit­tel #02
High-Tech Grün­der­fonds (HTGF)
För­der­mit­tel #03
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För­der­mit­tel #04
Wachs­tums­fonds Bay­ern