Die erste 3D-gedruckte Mikronadel für die Behandlung von Hörverlust
Das Innenohr, insbesondere die Cochlea, auch bekannt als Hörschnecke, ist ein noch unerforschtes Gebiet in der Medizin, da es aufgrund seiner komplexen Anatomie nur schwer erreichbar ist. Vor allem bei der Therapie von Hörverlust (Hypakusis) und anderen Krankheiten des Innenohrs ist dies von Nachteil. Ein Team aus Ärzten und Ingenieuren der Columbia University hat über ein Jahrzehnt lang an der Entwicklung einer Mikronadel gearbeitet, welche die medizinische Behandlung von Hörverlust optimieren soll. Eine wichtige Rolle bei der Herstellung dieses Gerätes, spielte vor allem die additive Fertigung.
Dank des 3D-Drucks konnten HNO-Chirurg Anil Lalwani und Maschinenbauingenieur Jeffrey Kysar das ultradünne Gerät, eine 3D-gedruckte Mikronadel, für die Präzisionsmedizin des Innenohrs nun erfolgreich fertigstellen. Beide sind überzeugt, dass die Erfindung einen Wandel in der bisherigen Therapie mit sich bringt, insbesondere für die derzeit unzugänglichen Bereiche der Cochlea. Um die dünne 3D-gedruckte Mikronadel herzustellen, wurde die Zwei-Photonen-Photolithographie angewendet. Hierbei handelt es sich um eine 3D-Drucktechnik, welche Strukturen mit hoher Auflösung erzeugen kann, wodurch die Nadel schärfer als zur Zeit verfügbare Geräte ist und dennoch robust genug für die praktische Verwendung.
Mit der Mikronadel kann ein Kontrastmittel in das Innenohr injiziert werden, damit Veränderungen in der Cochlea erkannt werden können, die bei der Diagnose von Krankheiten wie Morbus Menière helfen. MRT-Bilder der Cochlea eines Meerschweinchens zeigen die verschiedenen Kompartimente der Cochlea. (Bild: Anil Lalwani/Columbia University Vagelos College of Physicians and Surgeons)
Eine Schwierigkeit ist die komplexe Anatomie der Cochlea, welche die Durchführung von Therapien erschwert. Denn um an die beschädigten Zellen zu gelangen, muss man sich durch eine 2 mm breite und sehr empfindliche Membran navigieren, die bei der Verwendung von traditionellen Instrumenten häufig reißt – ein Problem, das zu Hörverlust oder auch Gleichgewichtsstörungen führen kann. Wiederum bedeutete dies für die Forscher, dass sie die Faktoren verstehen mussten, die zum Reißen führen. Aus diesem Grund stellte sich das Team die Membran als eine straff gespannte Plane vor. Ist das Loch bei der Einführung zu groß, reißt die Membran, weshalb die Breite der fertigen 3D-gedruckten Mikronadel nun der Breite eines menschlichen Haares entspricht. Das Hauptziel war somit, die Behandlung der Cochlea ohne eine Beschädigung der Membran zu ermöglichen. Darüber hinaus erlaubt die 3D-gedruckte Mikronadel die Flüssigkeitsabnahme aus der Cochlea, was die Diagnose von Innenohrerkrankungen wie Morbus Menière, einer lokalisierten Störung im Innenohr, die zu Schwindel, Übelkeit und Hörverlust führt, zulässt.
Es wurden bereits zahlreiche Operationen ohne negative Auswirkungen oder Hörverluste an Tieren durchgeführt, und die Membran heilte nach den Eingriffen jeweils innerhalb von zwei Tagen. Derzeit wird davon ausgegangen, dass die 3D-gedruckte Mikronadel die Behandlung des Innenohrs mittels präziser Eingriffe grundlegend verbessern könnte. Lalwani betont: „Es ist keine Übertreibung zu sagen, dass unsere Mikronadel der Schlüssel zur Präzisionsmedizin für das Innenohr sein könnte.“
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*Titelbildnachweis: Anil Lalwani/Columbia University Vagelos College of Physicians and Surgeons
