{"id":50487,"date":"2023-10-09T00:01:29","date_gmt":"2023-10-08T22:01:29","guid":{"rendered":"https:\/\/www.3dnatives.com\/de\/?p=50487"},"modified":"2023-10-04T17:33:10","modified_gmt":"2023-10-04T15:33:10","slug":"elaine-knochenimplantate-durch-3d-druck-091020231","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.3dnatives.com\/de\/elaine-knochenimplantate-durch-3d-druck-091020231\/","title":{"rendered":"ELAINE: Uni Rostock fertigt bioaktive Knochenimplantate mit 3D-Druck"},"content":{"rendered":"

Knochen verf\u00fcgen \u00fcber ein hohes Ma\u00df an Selbstheilungskr\u00e4ften. Bei Knochenbr\u00fcchen nach einem Skiunfall, Fahrradsturz oder einem Missgeschick wachsen die Knochen in der Regel selbst wieder zusammen, wenngleich die Dauer nach Alter, Fraktur und dem jeweiligen Fall variiert. Kommt es im Zuge von Tumoren allerdings zu gr\u00f6\u00dferen Knochendefekten, kann sich der Knochen nicht mehr selbst regenerieren. In diesem Fall kommt es zu Implantaten, meistens aus Titan oder eigenem Knochenmaterial<\/a> aus anderen K\u00f6rperstellen. Ein Forschungsprojekt der Universit\u00e4t Rostock befasst sich mit der Herstellung von bioaktiven Knochenersatzstrukturen. Konkret handelt es sich um das Projekt ELAINE – Elektrisch Aktive ImplaNtatE \u2013 des Sonderforschungsbereichs 1270 unter der Leitung von Prof. Dr. Hermann Seitz. Im Rahmen dieses Projekts experimentieren die Wissenschaftler mit der Herstellung von bioaktiven Knochenimplantaten durch 3D-Druck.<\/p>\n

Bisher kommt als Ersatzmaterial f\u00fcr Knochen h\u00e4ufig Titan zum Einsatz. Dieses kann sich allerdings schwer an die individuellen anatomischen Gegebenheiten anpassen. Au\u00dferdem kann sich das Titanimplantat<\/a> leicht lockern und somit langfristige Probleme bereiten. Ein alternativer Therapieweg, ist es, Knochenmaterial aus dem Becken zu entnehmen und an die schadhafte Stelle zu transplantieren. \u201eDas ist dann aber zus\u00e4tzlich mit einem weiteren Defekt verbunden<\/em>\u201c, gibt Seitz zu Bedenken. Um in Zukunft bessere Implantate mit weniger Nebeneffekten und besserer Anpassung garantieren zu k\u00f6nnen, bedient sich die ELAINE-Forschungsgruppe der additiven Fertigung und ist auf dem Weg, Knochendefekte mit 3D-Drucktechnologie<\/a> zu behandeln.<\/p>\n

\"Knochenimplantate

Knochen verf\u00fcgen \u00fcber ein hohes Ma\u00df an Regenerierungskr\u00e4ften. Bei gr\u00f6\u00dferen Defekten ist allerdings der Einsatz eines Implantats notwendig. ELAINE erforscht die Herstellung von Knochenimplantaten mittels 3D-Druck (Bild: Pixabay).<\/p><\/div>\n

Die Forschungsgruppe des Sonderforschungsbereichs ELAINE an der Universit\u00e4t Rostock besch\u00e4ftigt sich mit der Herstellung von elektrisch aktiven Implantaten, die sich \u00e4hnlich verhalten, wie es Knochenstrukturen selbst tun. Die Wissenschaftler orientieren sich daher an der Physiologie der Knochen und nutzen das bekannte Wissen um die Piezoelektrizit\u00e4t der Knochen. Piezoelektrizit\u00e4t tritt auf, wenn Festk\u00f6rper mit mechanischer Verformung belastet werden und dort Spannungen auftreten. Wenn ein Knochen mechanisch belastet wird, werden elektrische Signale ans Gewebe abgegeben, die Wachstum stimulieren. \u201eDie Piezoelektrizit\u00e4t ist ein wichtiger Schl\u00fcsselfaktor beim st\u00e4ndigen Knochenumbau im Organismus,<\/em>\u201c sagt Christian Polley, Doktorand im Sonderforschungsbereich 1270 am Lehrstuhl f\u00fcr Mirkofluidik. \u201eDieser sogenannte piezoelektrische Effekt sorgt daf\u00fcr, dass Zellen zum Wachstum angeregt werden.<\/em>\u201c<\/p>

\"\"<\/a><\/div>\n

Ausgehend von diesem Wissen erstellte die Forschungsgruppe per 3D-Druck Implantate<\/a> aus piezoelektrischer Keramik, konkret Bariumtitanat und arbeitete daf\u00fcr auch eng mit dem Lehrstuhl f\u00fcr Biomaterialien an der Friedrich-Alexander-Universit\u00e4t Erlangen-N\u00fcrnberg zusammen. Bariumtitanat, ist eine piezoelektrische Keramik, die unter Druck ebenfalls Spannungspotentiale erzeugt. Im Forschungsansatz von ELAINE wird das Bariumtitanat mit bioaktiven Gl\u00e4sern kombiniert. Im Kontakt mit K\u00f6rperfl\u00fcssigkeiten gibt das Material Ionen frei und entfaltet so seine Bioaktivit\u00e4t. Das bioaktive Material wird dann per 3D-Druck<\/a> zu einem Implantat gefertigt.<\/p>\n

Knochenimplantate durch 3D-Druck ahmen echte Knochen nach<\/h3>\n

Der Vorteil des 3D-Drucks ist, dass das Implantat nach der digitalen Rekonstruktion passgenau im \u00a03D-Drucker angefertigt werden kann und f\u00fcr jeden Patienten die gew\u00fcnschten Implantate individuell hergestellt werden k\u00f6nnen. \u201eWir wissen vorher ganz genau, wie das Puzzlest\u00fcck aussehen muss<\/em>\u201c, sagt Polley. \u00a0Das eingesetzte 3D-Verfahren beruht auf der LCM-Technologie (Lithography-based Ceramics Manufacturing) aus der Familie der Photopolymerisation<\/a>. Das photosensitive Polymer wird im Falle von ELAINE mit den piezokeramischen Partikeln beladen und dann in den Drucker gegeben, wo \u00fcber Lichtaush\u00e4rtung eine filigrane Struktur entsteht. Im Zuge der thermischen Nachbearbeitung wird das gedruckte Teil gesintert. Obwohl der 3D-Druck selbst nur wenige Stunden in Anspruch nimmt, erfolgt die Nachbearbeitung \u00fcber Nacht. Die Implantate sind aufgrund der Fertigungsweise steril und biokompatibel und k\u00f6nnten dann in den Patienten eingesetzt werden.<\/p>\n

\u201eWir testen bereits erfolgreich mit Simulationskammern, in denen der Druck in einem Organismus naturgetreu nachgeahmt werden kann<\/em>\u201c, so Seitz von der Uni Rostock. \u201eWir wollen ein Implantat haben, das auf mechanische Reize piezoelektrisch reagiert und gleichzeitig bioaktiv ist.<\/em>\u201c Ziel ist es, dass Knochenzellen aus dem angrenzenden Gewebe in das por\u00f6se Implantat einwandern und es besiedeln. Sind die Besiedelung und die Bildung von Gef\u00e4\u00dfen erfolgreich, bleibt das Implantat im K\u00f6rper.<\/p>\n

\"Knochenimplantat\"

Gr\u00f6\u00dfere Implantate wie zum Beispiel zur Rekonstruktion des Sch\u00e4dels k\u00f6nnten in Zukunft mit einem Knochenimplantat aus dem 3D-Drucker erfolgen (Bild: Uniklinikum Salzburg).<\/p><\/div>\n

Obwohl ELAINE mit den bisherigen Ergebnissen des Sonderforschungsbereich auf einem guten Weg ist, muss noch viel Grundlagenforschung erfolgen, bis diese Implantate tats\u00e4chlich zur Anwendung kommen. \u201eDenn die zugrundeliegenden Mechanismen m\u00fcssen bis ins kleine Detail verstanden sein<\/em>\u201c, erkl\u00e4rt Seitz. Es sei ihm zufolge durchaus m\u00f6glich, dass noch zehn Jahre vergehen, bis diese Implantate tats\u00e4chlich im klinischen Alltag ankommen. Fest steht allerdings schon jetzt, dass der 3D-Druck die Medizin<\/a> der Zukunft in bedeutender Weise mitgestalten wird.\u00a0 Mehr zu ELAINE finden Sie HIER<\/a>.<\/p>\n

Was halten Sie von den Knochenimplantaten, die durch 3D-Druck entstehen? Lassen Sie uns gerne einen Kommentar da, oder teilen Sie es uns auf Facebook<\/a>\u00a0oder\u00a0\u00a0LinkedIN<\/a>\u00a0\u00a0mit. M\u00f6chten Sie au\u00dferdem eine Zusammenfassung der wichtigsten Neuigkeiten im 3D-Druck und der additiven Fertigung direkt und bequem in Ihr Postfach erhalten? Dann registrieren Sie sich jetzt f\u00fcr unseren\u00a0w\u00f6chentlichen Newsletter<\/a>.<\/p>\n

*Titelbildnachweis: Joachim Mangler\/Universit\u00e4t Rostock, am Bild zu sehen: Christian Polley (li.) und Hermann Seitz (re.)<\/em><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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