Der 3D-Druck verändert nach und nach den medizinischen Bereich, indem er immer ausgefeiltere Lösungen bietet. Vor kurzem hat ein Forscherteam der Universität Waterloo ein Material entwickelt, das die mechanischen Eigenschaften menschlicher Knochen nachbildet. Dank seiner Fähigkeit, mit höchster Präzision in 3D gedruckt zu werden, könnte dieses Material letztendlich die Entwicklung von maßgeschneidertem Knochenersatz ermöglichen und so den Patienten eine individuelle Behandlung und ein optimales Knochentransplantat bieten.
Inspiriert durch seine Zusammenarbeit mit orthopädischen Chirurgen am Mount Sinai Hospital in Toronto wurde dem Systemdesigner Professor Thomas Willett bewusst, wie komplex die derzeitigen Verfahren zur Knochenrekonstruktion sind. Angesichts dieser schwerfälligen und technisch anspruchsvollen Verfahren zog er einen radikal neuen Ansatz in Betracht: Er wollte das Potential des 3D-Drucks nutzen, um leichter zugängliche, präzisere und anpassbare Knochenersatzmaterialien herzustellen.
Ein innovatives Material für ein maßgeschneidertes Knochentransplantat
In vielen Fällen erfordert die rekonstruktive Chirurgie die Wiederherstellung beschädigter Knochensegmente. Traditionell beruht diese Aufgabe auf der Verwendung von Metallteilen oder Transplantaten von menschlichen Spendern, die die Knochenregeneration fördern sollen. Diese Vorgehensweise stellt jedoch eine große Herausforderung dar: Die Suche nach einem Knochenfragment, das in Form und Struktur ausreichend mit dem Knochen des Patienten kompatibel ist, erweist sich oft als kompliziert oder gar unmöglich, was die Wirksamkeit der Behandlung mitunter gefährdet. Die Entwicklung von Materialien, die mit dem menschlichen Körper kompatibel und für den 3D-Druck geeignet sind, eröffnet neue Perspektiven für die Knochenchirurgie. Sie würde es den Ärzten ermöglichen, Implantate zu entwerfen, die auf die Anatomie jedes einzelnen Patienten zugeschnitten sind, und so die Eingriffe zu vereinfachen. Dieser maßgeschneiderte Ansatz würde postoperative Komplikationen wie Infektionen oder Abstoßungsreaktionen verringern. Laut Prof. Willett „würde dies die Verwendung von Metallschrauben und -platten, die normalerweise von Chirurgen verwendet werden, überflüssig machen“.
Forscher der Universität Waterloo haben ein neues Nanokompositmaterial entwickelt, das ein triglyceridähnliches Fett mit einem winzigen Partikel namens Hydroxylapatit kombiniert. Laut Dr. Willett spielt dieses Partikel eine doppelte, entscheidende Rolle: Es verstärkt die Struktur des Materials, macht es stärker und haltbarer und schafft gleichzeitig eine ideale Oberfläche, die die Integration mit den Knochenzellen fördert. Im Laufe des Heilungsprozesses erleichtert das Material die Integration des Transplantats mit dem umgebenden Knochengewebe und ermöglicht so eine allmähliche und natürliche Regeneration des beschädigten Knochens. Die Forscher arbeiten derzeit weiter an der Verbesserung ihres Materials, damit es sowohl mit dem menschlichen Körper kompatibel als auch perfekt für den 3D-Druck geeignet ist
Das Ziel der Forscher ist es, ein Material zu entwickeln, das den physischen Belastungen des menschlichen Körpers standhält und sich gleichzeitig allmählich abbaut, um die Knochenregeneration zu fördern. Ihr Ziel ist es auch, dieses Material mit den modernsten 3D-Druckern kompatibel zu machen und so Transplantate zu gewährleisten, die perfekt auf die Anatomie jedes einzelnen Patienten abgestimmt sind.
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