{"id":26152,"date":"2020-11-25T00:01:32","date_gmt":"2020-11-24T23:01:32","guid":{"rendered":"https:\/\/www.3dnatives.com\/de\/?p=26152"},"modified":"2020-11-25T09:25:15","modified_gmt":"2020-11-25T08:25:15","slug":"3d-gedrucktes-herzmodell-2511202021","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.3dnatives.com\/de\/3d-gedrucktes-herzmodell-2511202021\/","title":{"rendered":"Ein 3D-gedrucktes Herzmodell ahmt die Elastizit\u00e4t des menschlichen Herzgewebes nach"},"content":{"rendered":"

An der Carnegie Mellon University in Pittsburgh hat ein Forscherteam ein Druckverfahren namens FRESH (Freeform Reversible Embedding of Suspended Hydrogel) entwickelt, um ein 3D-gedrucktes Herzmodell zu entwerfen, das Chirurgen bei ihren Operationen unterst\u00fctzen soll. Mit Alginat als Material erm\u00f6glicht dieses Verfahren die Reproduktion des weichen und elastischen Aussehens des Organgewebes: Wenn man es zusammendr\u00fcckt, verformt sich das Herz, genau wie ein echtes menschliches Herz. Dadurch wird es zu einem viel realistischeren medizinischen Instrument, das es den Chirurgen erm\u00f6glicht, beispielsweise N\u00e4hte durchzuf\u00fchren, was bei undurchdringlichem Plastik unm\u00f6glich w\u00e4re.<\/p>\n

Die Fortschritte, die im Sektor des Biodrucks<\/a> erzielt wurden, sind immer beeindruckender: Heute nutzen viele Akteure die additive Fertigung, um Zellen zu extrudieren und so lebendes Gewebe zu entwerfen. Sie bewegen sich allm\u00e4hlich auf die Schaffung funktioneller menschlicher Organe zu. Obwohl bis zur Implantation eines bioimplantierten Organs bei einem Patienten noch viele Fortschritte erzielt werden m\u00fcssen, sind die Projekte ermutigend. Eines ist sicher: Der 3D-Druck ist zu einer echten Methode zur Herstellung ma\u00dfgeschneiderter anatomischer Modelle<\/a> geworden, die unseren Pflegern hilft, sich besser auf eine Operation vorzubereiten oder besser zu verstehen, wie die menschliche Anatomie funktioniert. Ziel ist es, das Organ eines Patienten anhand der Daten eines MRT-Scans nachzubilden. Einige 3D-Drucktechnologien sind so genau, dass sie z.B. die Vaskularisierung oder andere komplexere Teile reproduzieren k\u00f6nnen.<\/p>\n

\"Das

Das 3D-gedruckte Herzmodell<\/p><\/div>\n

Reproduktion der Elastizit\u00e4t des menschlichen Herzgewebes<\/h3>\n

Die Carnegie-Mellon-Universit\u00e4t wollte eine Methode entwickeln, um die Beschaffenheit des menschlichen Herzens, selbst den weichen und elastischen Aspekt seines Gewebes, nachzuahmen. Die Forscher erkl\u00e4rten, dass sie Alginat verwendeten, ein weiches Material, das aus Meeresalgen gewonnen wird und zudem sehr erschwinglich ist. Sie benutzten einen 3D-FDM-Drucker<\/a>, aber anstatt das Modell im Freien auf eine Druckplatte zu extrudieren, haben sie das Material Schicht f\u00fcr Schicht in einem Gelatinebeh\u00e4lter aufgebracht.<\/p>

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Adam Feinberg, biomedizinischer Ingenieur und Mitverfasser der Forschungsarbeit, f\u00fcgt hinzu: „Stellen Sie sich vor, Sie drucken in ein Styling-Gel und denken Sie an die kleinen Bl\u00e4schen, die in der Flasche schweben: Das Gel gibt ihnen gen\u00fcgend Halt, um unbegrenzt zu schweben, oder zumindest bis Sie das Gel aus der Flasche nehmen. In unserem Fall bietet das Gel gen\u00fcgend Halt, damit die Nadel des 3D-Druckers hineinrutschen kann. Alles, was Sie extrudieren, kann dann an Ort und Stelle bleiben.“<\/em> Sobald das Organ gedruckt ist, m\u00fcssen die Forscher diese Gelatineschicht um das Organ herum loswerden. Es handelt sich um ein Material, das bei Kontakt mit W\u00e4rme schmilzt. Wenn man also die Mischung einfach auf K\u00f6rpertemperatur anhebt, w\u00fcrde das Gel entfernt und die 3D-Druckstruktur wieder hergestellt werden.<\/p>\n

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Adam Feinberg setzt seit einigen Jahren die additive Fertigung ein.<\/p><\/div>\n

Ein solches 3D-gedrucktes Herzmodell auf Alginat w\u00fcrde nur 10 Dollar kosten, was es mehreren Krankenh\u00e4usern erm\u00f6glichen k\u00f6nnte, ihren Chirurgen eine solche L\u00f6sung anzubieten. Adam Feinberg erkl\u00e4rt, dass er andere Materialien wie Kollagen testen m\u00f6chte, was eine noch realistischere L\u00f6sung w\u00e4re. Aber im Moment ist Kollagen viel teurer: Das gleiche Herz w\u00fcrde 2.000 Dollar kosten! Eine Investition, die minimal bleibt, wenn man die gesamte komplexe Herzoperation betrachtet. Adam Feinberg sagt: „Wir glauben, dass es eine Reihe von Anwendungen gibt, bei denen sich der Realismus von Kollagen wahrscheinlich lohnt. Aber wenn man im Labor forscht – und wenn man bei der Entwicklung der Technologie viele Fehler macht – ist es besser, ein billigeres Material zu verwenden, daher die Wahl des Alginats.“<\/em><\/p>\n

Ein noch realistischeres 3D-gedrucktes Herzmodell<\/h3>\n

Zus\u00e4tzlich zu dem 3D-gedrucktem Herzmodell h\u00e4tte das Team die gleiche 3D-Drucktechnik verwendet, um eine Koronararterie zu entwerfen. Ziel war es, zu sehen, ob es perfundierbar ist und Blut zirkulieren kann. Durch das Pumpen von Falschblut scheint es, dass die Arterie die Fl\u00fcssigkeit aufrechterh\u00e4lt: Dies k\u00f6nnte ein erster Schritt zur Schaffung eines Herzens mit einem verbundenen Gef\u00e4\u00dfsystem sein. Die Chirurgen k\u00f6nnten dann das N\u00e4hen der Arterien unter fast realen Bedingungen \u00fcben.<\/p>\n