Anwendung des 3D-Drucks für medizinische Zwecke

Die additive Fertigung, auch als 3D-Druck bekannt, wurde erstmals in den 1980er Jahren entwickelt. Dabei wird ein digitales Modell oder eine Blaupause des Motivs erstellt, die dann in aufeinanderfolgenden Schichten eines geeigneten Materials gedruckt wird, um eine neue Version des Motivs zu erstellen.

Die Technik wurde auf viele verschiedene Branchen angewendet (und von diesen verwendet), einschließlich der Medizintechnik. Häufig werden medizinische Bildgebungstechniken wie Röntgenstrahlen, Computertomographie (CT), Magnetresonanztomographie (MRT) und Ultraschall verwendet, um das ursprüngliche digitale Modell zu erzeugen, das anschließend in den 3D-Drucker eingespeist wird.

Es wurde prognostiziert, dass der 3D-Druck im medizinischen Bereich bis 2025 einen Wert von 3,5 Mrd. USD haben wird, verglichen mit 713,3 Mio. USD im Jahr 2016. Die durchschnittliche jährliche Wachstumsrate der Branche soll zwischen 2017 und 2025 17,7% erreichen.

Es gibt vier Hauptanwendungen des 3D-Drucks im medizinischen Bereich, die mit den jüngsten Innovationen verbunden sind: Herstellung von Geweben und Organoiden, chirurgischen Werkzeugen, patientenspezifischen chirurgischen Modellen und maßgeschneiderten Prothesen.

Bioprinting von Geweben und Organoiden

Eine der vielen Arten des 3D-Drucks, die im Bereich der Medizinprodukte eingesetzt werden, ist das Bioprinting. Anstatt mit Kunststoff oder Metall zu drucken, verwenden Bioprinter eine computergesteuerte Pipette, um lebende Zellen, die als Biotinte bezeichnet werden, übereinander zu schichten und künstliches lebendes Gewebe in einem Labor zu erzeugen.

Diese Gewebekonstrukte oder Organoide können für die medizinische Forschung verwendet werden, da sie Organe im Miniaturmaßstab nachahmen. Sie werden auch als billigere Alternativen zu menschlichen Organtransplantationen getestet.

Das in den USA ansässige medizinische Labor- und Forschungsunternehmen Organovo experimentiert mit dem Drucken von Leber- und Darmgewebe, um die Untersuchung von Organen in vitro sowie mit der Arzneimittelentwicklung für bestimmte Krankheiten zu unterstützen. Im Mai 2018 präsentierte das Unternehmen präklinische Daten zur Funktionalität seines Lebergewebes in einem Programm für Typ-1-Tyrosinämie, eine Erkrankung, die die Fähigkeit des Körpers beeinträchtigt, die Aminosäure Tyrosin aufgrund eines Enzymmangels zu metabolisieren.

Das Wake Forest Institute in North Carolina, USA, verfolgte einen ähnlichen Ansatz, indem es ein 3D-Gehirnorganoid mit potenziellen Anwendungen für die Wirkstoffentdeckung und die Modellierung von Krankheiten entwickelte. Die Universität gab im Mai 2018 bekannt, dass ihre Organoide eine vollständig zellbasierte, funktionelle Blut-Hirn-Schranke haben, die die normale menschliche Anatomie nachahmt. Es wurde auch an 3D-Druck-Hauttransplantaten gearbeitet, die direkt auf Verbrennungsopfer angewendet werden können.

Eine weitere Anwendung des 3D-Drucks im medizinischen Bereich ist die Erstellung patientenspezifischer Organrepliken, mit denen Chirurgen üben können, bevor komplizierte Operationen durchgeführt werden. Diese Technik beschleunigt nachweislich die Verfahren und minimiert das Trauma für Patienten.

Diese Art von Verfahren wurde erfolgreich in Operationen durchgeführt, die von einer Vollgesichtstransplantation bis zu Wirbelsäulenverfahren reichen, und beginnt, zur Routine zu werden.

“Mit dem 3D-Druck wurden patientenspezifische Organrepliken erstellt, mit denen Chirurgen üben können, bevor komplizierte Operationen durchgeführt werden.”
In Dubai, wo Krankenhäuser den Auftrag haben, den 3D-Druck großzügig einzusetzen, operierten Ärzte erfolgreich eine Patientin, die in vier Venen ein zerebrales Aneurysma erlitten hatte, und verwendeten ein 3D-gedrucktes Modell ihrer Arterien, um herauszufinden, wie die Blutgefäße sicher navigiert werden können.

Im Januar 2018 praktizierten Chirurgen in Belfast erfolgreich eine Nierentransplantation für eine 22-jährige Frau unter Verwendung eines 3D-gedruckten Modells der Niere ihres Spenders. Die Transplantation war mit Komplikationen behaftet, da ihr Vater, der ihr Spender war, eine inkompatible Blutgruppe hatte und bei seiner Niere eine potenziell krebsartige Zyste festgestellt wurde. Mithilfe der 3D-gedruckten Nachbildung seiner Niere konnten Chirurgen die Größe und Platzierung des Tumors und der Zyste beurteilen.

3D-Druck von chirurgischen Instrumenten

Sterile chirurgische Instrumente wie Pinzetten, Hämostate, Skalpellgriffe und Klammern können mit 3D-Druckern hergestellt werden.

Der 3D-Druck produziert nicht nur sterile Werkzeuge, einige basieren auch auf der alten japanischen Origami-Praxis, was bedeutet, dass sie präzise sind und sehr klein gemacht werden können. Mit diesen Instrumenten können winzige Bereiche bedient werden, ohne den Patienten unnötig zu beschädigen.

Einer der Hauptvorteile der Verwendung des 3D-Drucks anstelle herkömmlicher Herstellungsverfahren zur Herstellung chirurgischer Instrumente besteht darin, dass die Produktionskosten erheblich niedriger sind.

Maßgeschneiderte Prothesen im 3D-Druck

3D-Druck im medizinischen Bereich kann zur Herstellung von Prothesen verwendet werden

Gliedmaßen, die auf den Träger zugeschnitten sind. Es ist üblich, dass Amputierte Wochen oder Monate warten, um Prothesen auf dem traditionellen Weg zu erhalten. Der 3D-Druck beschleunigt jedoch den Prozess erheblich und schafft viel billigere Produkte, die den Patienten die gleiche Funktionalität bieten wie traditionell hergestellte Prothesen.

Der niedrigere Preis dieser Produkte macht sie besonders für Kinder geeignet, die schnell aus ihren Prothesen herauswachsen.

„Mit dem 3D-Druck können maßgeschneiderte Prothesen hergestellt werden.“
Der 3D-Druck ermöglicht es dem Patienten auch, eine Prothese zu entwerfen, die direkt seinen Bedürfnissen entspricht. Zum Beispiel hat Body Labs ein System entwickelt, mit dem Patienten ihre Prothese durch Scannen an ihren eigenen Gliedmaßen modellieren können, um eine natürlichere Passform und ein natürlicheres Erscheinungsbild zu erzielen. Außerdem haben Forscher am Massachusetts Institute of Technology versucht, bequemere Prothesenpfannen zu entwickeln.

Personalisierte Präzisionsmedizin ist auf dem Vormarsch. Neue Werkzeuge und fortschrittliche Technologien bringen Ärzte näher an die Patienten heran und bieten Behandlungen und Geräte an, die auf jeden Einzelnen zugeschnitten sind.

Fortschritte in der medizinischen 3D-Drucktechnologie haben enorme Beiträge zu Bereichen im gesamten Gesundheitswesen geleistet. Für Patienten können neue Werkzeuge und therapeutische Methoden, die durch 3D-Druck entwickelt wurden, der Behandlung ein neues Maß an Komfort und Personalisierung verleihen. Für Ärzte ermöglicht diese neu zugängliche Technologie ein besseres Verständnis komplexer Fälle und bietet neue Werkzeuge, die letztendlich zu einem höheren Versorgungsstandard führen können.

Lesen Sie weiter, von chirurgischen Planungsmodellen über 3D-gedruckte Gefäße bis hin zu Bioreaktoren, und entdecken Sie fünf Möglichkeiten, wie sich der 3D-Druck im Gesundheitswesen entwickelt, und warum viele Mediziner vom Potenzial dieser Technologie in der Medizin begeistert sind.

1. Patientenspezifische chirurgische Modelle

3D-gedruckte anatomische Modelle aus Patientenscan-Daten werden in der heutigen Praxis der personalisierten Präzisionsmedizin zunehmend zu nützlichen Werkzeugen. Wenn Fälle komplexer werden und die Effizienz des Operationssaals für Routinefälle immer wichtiger wird, können visuelle und taktile Referenzmodelle das Verständnis und die Kommunikation innerhalb der OP-Teams und mit Patienten verbessern.

Angehörige von Gesundheitsberufen, Krankenhäuser und Forschungseinrichtungen auf der ganzen Welt verwenden 3D-gedruckte anatomische Modelle als Referenzwerkzeuge für die präoperative Planung, intraoperative Visualisierung und Dimensionierung oder Voranpassung medizinischer Geräte für routinemäßige und hochkomplexe Verfahren, die in Hunderten von Veröffentlichungen dokumentiert wurden.

Die Erstellung patientenspezifischer, taktiler Referenzmodelle aus CT- und MRT-Scans ist mit dem 3D-Druck kostengünstig und unkompliziert. Von Experten begutachtete Literatur zeigt, dass sie eine zusätzliche Sichtweise bieten, die Ärzten hilft, sich besser auf Operationen vorzubereiten, was zu einer drastischen Reduzierung von Zeit und Kosten im Operationssaal führt, während die Patientenzufriedenheit verbessert, Angstzustände verringert und die Erholungszeit verkürzt werden.

Das Lernen aus präoperativen Modellen kann auch den Behandlungsverlauf beeinflussen. Dies traf auf die Erfahrung von Dr. Michael Eames zu. Nachdem Dr. Eames die Unterarmknochen eines jungen Patienten repliziert hatte, stellte er fest, dass die Verletzung anders war als bisher angenommen.

Dr. Eames entschied sich für ein neues Weichteilverfahren – eines, das viel weniger invasiv war, die Rehabilitationszeit verkürzte und weit weniger Narben verursachte. Mit der gedruckten Knochenreplik führte Dr. Eames den jungen Patienten und seine Eltern durch das Verfahren und holte ihre Zustimmung ein.

Das Ergebnis? Eine Operationszeit von weniger als 30 Minuten anstelle der ursprünglich geplanten Operation von drei Stunden. Dieser Unterschied in der Operationszeit führte zu einer geschätzten Kostenvermeidung von 5.500 USD für das Krankenhaus und bedeutete, dass der Patient weniger Erholungszeit für die postoperative Versorgung aufwenden musste.

Mit den Worten von Dr. Alexis Dang, einem Orthopäden an der Universität von Kalifornien in San Francisco (UCSF) und dem San Francisco Veteran’s Affairs Medical Center: „Jeder unserer hauptberuflichen orthopädischen Chirurgen und fast alle unserer Teilzeitchirurgen haben 3D-gedruckte Modelle für die Versorgung von Patienten in der San Francisco VA verwendet. Wir haben alle gesehen, dass der 3D-Druck die Leistung am Spieltag verbessert. “

Neue biokompatible medizinische 3D-Druckmaterialien haben es auch ermöglicht, neue chirurgische Werkzeuge und Techniken zu entwickeln, um die klinische Erfahrung während der Operation weiter zu verbessern. Dazu gehören sterilisierbare Fixationsschalen, Konturschablonen und Implantatgrößenmodelle, mit denen Implantate im OP vor dem ersten Schnitt dimensioniert werden können, um Chirurgen dabei zu helfen, die Zeit zu verkürzen und die Genauigkeit komplexer Verfahren zu erhöhen.

Todd Goldstein, PhD, Dozent am Feinstein-Institut für medizinische Forschung, schätzt eindeutig ein, wie zentral die 3D-Drucktechnologie in seiner Abteilung geworden ist. Er schätzt, dass Northwell bei Verwendung von 3D-gedruckten Modellen in 10 bis 15% seiner Fälle 1.750.000 USD pro Jahr einsparen könnte.

„Von Prototypen medizinischer Geräte über komplizierte anatomische Modelle für unser Kinderkrankenhaus bis hin zur Erstellung von Trainingssystemen und dem endgültigen Eintritt in die Zahnklinik mit implantatchirurgischen Führungen hat die [3D-Drucktechnologie] unsere Fähigkeiten erhöht und unsere Kosten gesenkt, während wir gleichzeitig die Bereitstellung ermöglichen Tools zur Behandlung von Patienten, die ohne unseren Go-to-SLA-3D-Drucker so gut wie unmöglich zu replizieren wären “, sagte Goldstein.

2. Neue medizinische Geräte und Instrumente

3D-Druck ist praktisch zum Synonym für Rapid Prototyping geworden. Die Benutzerfreundlichkeit und die geringen Kosten des internen 3D-Drucks haben auch die Produktentwicklung revolutioniert, und viele Hersteller von medizinischen Werkzeugen haben die Technologie zur Herstellung brandneuer medizinischer Geräte und chirurgischer Instrumente übernommen.

Über 90 Prozent der 50 größten Unternehmen für medizinische Geräte verwenden 3D-Druck, um genaue Prototypen von medizinischen Geräten sowie Vorrichtungen und Vorrichtungen zu erstellen, um das Testen zu vereinfachen.

Mit den Worten von Alex Drew, einem mechanischen Projektingenieur bei DJO Surgical, einem globalen Anbieter von Medizinprodukten. „Bevor DJO Surgical den [Formlabs 3D-Drucker] an Bord brachte, haben wir uns bei Prototypen fast ausschließlich auf externe Druckanbieter verlassen. Heute betreiben wir vier Formlabs-Maschinen, und die Auswirkungen waren tiefgreifend. Unsere 3D-Druckrate hat sich verdoppelt, die Kosten wurden um 70 Prozent gesenkt, und die Detailgenauigkeit des Drucks ermöglicht eine klare Kommunikation der Entwürfe mit orthopädischen Chirurgen. “

Der 3D-Druck kann den Entwurfsprozess beschleunigen, indem komplexe Entwürfe in Tagen statt in Wochen wiederholt werden. Als Coalesce beauftragt wurde, ein Inhalationsgerät zu entwickeln, mit dem das Outsourcing des inspiratorischen Flussprofils eines Asthmapatienten an Dienstleister digital bewertet werden kann, hätte dies zu langen Vorlaufzeiten für jeden Prototyp geführt. Designdateien hätten sorgfältig durch verschiedene Iterationen verfeinert werden müssen, bevor sie zum Erstellen außerhalb des Standorts gesendet wurden.

Stattdessen konnte Coalesce dank des Desktop-SLA-3D-Drucks den gesamten Prototyping-Prozess intern durchführen. Die Prototypen waren für den Einsatz in klinischen Studien geeignet und sahen aus wie ein fertiges Produkt. Als sie das Gerät vorstellten, verwechselten ihre Kunden den Prototyp mit dem Endprodukt.

Insgesamt bedeutete Inhouse eine enorme Verkürzung der Vorlaufzeit für Prototypen um 80–90%. Darüber hinaus dauerte der Druck der Teile nur acht Stunden und konnte innerhalb weniger Tage fertiggestellt und lackiert werden, während derselbe Vorgang durch einen externen Auftragnehmer ein oder zwei Wochen gedauert hätte.

3. Erschwingliche Prothesen

Jedes Jahr verlieren Hunderttausende Menschen ein Glied, aber nur eine Untergruppe von ihnen erhält Zugang zu einer Prothese, um ihre Funktion wiederherzustellen.

Einfache Prothesen sind nur in wenigen Größen erhältlich, daher müssen Patienten mit dem auskommen, was am besten passt, während maßgeschneiderte bionische Geräte, die die Bewegungen und Griffe von echten Gliedmaßen nachahmen, die auf Muskeln in den verbleibenden Gliedmaßen einer Person angewiesen sind, um ihre Funktionen zu steuern, vorhanden sind so teuer, dass sie nur Patienten mit der besten Krankenversicherung in Industrieländern zugänglich sind. Dies betrifft insbesondere Prothesen für Kinder. Wenn Kinder wachsen und Abenteuer erleben, wachsen sie unweigerlich aus ihren Prothesen heraus und erfordern teure Reparaturen.

Die Schwierigkeit ist das Fehlen von Herstellungsverfahren, mit denen kundenspezifische Teile kostengünstig hergestellt werden können. Prothetiker können jedoch zunehmend die viel beachtete Gestaltungsfreiheit des 3D-Drucks nutzen, um diese hohen finanziellen Hindernisse für die Behandlung abzubauen.

Initiativen wie e-NABLE ermöglichen es ganzen Gemeinden auf der ganzen Welt, sich um 3D-gedruckte Prothesen zu formen. Sie treiben eine unabhängige Bewegung in der Prothesenproduktion voran, indem sie Informationen und Open-Source-Designs frei online austauschen, sodass Patienten für nur 50 US-Dollar eine maßgeschneiderte Prothese erhalten können, die für sie gut geeignet ist.

Andere Erfinder wie Lyman Connor gehen noch einen Schritt weiter. Mit nur einer kleinen Einrichtung von vier Desktop-3D-Druckern konnte Lyman seine ersten Produktionsprothesen fertigstellen und montieren. Sein letztes Ziel? Schaffung einer anpassbaren, vollständig bionischen Hand, die zu einem Bruchteil des aktuellen Einzelhandelspreises von Zehntausenden von Dollar für solche fortschrittlichen Prothesen verkauft werden kann.

An anderer Stelle haben Forscher am MIT auch den 3D-Druck als optimales Mittel zur Herstellung komfortablerer Prothesenpfannen identifiziert.

Es ist unnötig zu erwähnen, dass sich die geringen Kosten für die Herstellung dieser Prothesen sowie die Freiheit, die mit kundenspezifischen Designs verbunden ist, als aufschlussreich erwiesen haben. Mit 3D-Druck hergestellte Prothesen können in nur zwei Wochen gedreht und dann zu wesentlich geringeren Kosten als ihre herkömmlichen Gegenstücke getestet und gewartet werden.

Da die Kosten weiter sinken und sich die Materialeigenschaften verbessern, wird der 3D-Druck in dieser Gesundheitsabteilung zweifellos eine zunehmende Rolle spielen.

4. Einlegesohlen und Orthesen korrigieren

Viele der gleichen hohen finanziellen Hindernisse für die Behandlung in der Prothetik sind auch in Bereichen wie Orthesen und Einlegesohlen zu finden. Wie viele andere patientenspezifische medizinische Geräte sind kundenspezifische Orthesen aufgrund ihrer hohen Kosten oft nicht zugänglich und es dauert Wochen oder Monate, bis sie hergestellt sind. Beim 3D-Druck muss dies nicht mehr der Fall sein.

Das Beispiel von Matej und seinem Sohn Nik fällt uns ein. Nik wurde 2011 vorzeitig geboren. Aufgrund von Geburtsschwierigkeiten hatte Nik eine Zerebralparese, von der weltweit fast 20 Millionen Menschen betroffen sind. Matej war von dem unerschütterlichen Willen seines Sohnes inspiriert, die Grenzen seines Zustands zu überwinden, aber er stand vor der Wahl zwischen einer vorgefertigten Standardorthese, die für seinen Sohn unangemessen und unangenehm gewesen wäre, oder einer teuren kundenspezifischen Lösung, die erforderlich wäre Wochen oder Monate, die geliefert werden müssen, um von einem heranwachsenden Kind schnell obsolet zu werden.

Er beschloss, die Angelegenheit selbst in die Hand zu nehmen und suchte nach neuen Lösungen, um dieses Ziel zu erreichen. Mit der Freiheit, die digitale Technologien wie 3D-Scannen und 3D-Druck bieten, konnten die Physiotherapeuten von Matej und Nik großzügig experimentieren und einen völlig neuen innovativen Workflow für Knöchelfußorthesen (AFOs) entwickeln.

Die daraus resultierende maßgeschneiderte 3D-gedruckte Orthese bot Nik Unterstützung, Komfort und Korrekturen genau dort, wo sie benötigt wurden, und half Nik, endlich seine ersten unabhängigen Schritte zu unternehmen. Dieses kundenspezifische Orthesengerät wiederholte das hochangepasste Finish von High-End-Orthesen zu einem Bruchteil des Preises und ohne weitere Anpassungen.

Fachleute auf der ganzen Welt verwenden den 3D-Druck, um patienten- und kundenspezifische Einlegesohlen und Orthesen sowie eine Reihe anderer Tools zur Verbesserung der Physiotherapie neu zu erfinden. In der Vergangenheit hatte sich der Verlauf der Physiotherapie mit maßgeschneiderten Werkzeugen als schwierig erwiesen. Die Patienten hatten oft lange Wartezeiten und fertige Teile, die zu Beschwerden führten. Der 3D-Druck ist auf dem Weg, diesen Status Quo zu ändern. 3D-gedruckte Einlegesohlen und Orthesen haben sich als besser geeignet erwiesen, zu besseren therapeutischen Ergebnissen geführt und den Patienten ein höheres Maß an Komfort und Verwendung geboten.

5. Bioprinting, Tissue Engineering, 3D-gedruckte Organe und darüber hinaus

Die herkömmlichen Mittel zur Behandlung von Patienten mit schwerwiegenden Organversagen umfassen derzeit die Verwendung von Autotransplantaten, eines Gewebetransplantats von einem Punkt zum anderen des Körpers derselben Person oder Organtransplantationen von einem Spender. Forscher auf den Gebieten Bioprinting und Tissue Engineering hoffen, dies bald zu ändern und bei Bedarf Gewebe, Blutgefäße und Organe herstellen zu können.

3D-Bioprinting bezieht sich auf die Verwendung additiver Herstellungsverfahren zur Ablagerung von Materialien, die als Bioinks bekannt sind, um gewebeartige Strukturen zu erzeugen, die in medizinischen Bereichen verwendet werden können. Tissue Engineering bezieht sich auf die verschiedenen sich entwickelnden Technologien, einschließlich Bioprinting, um Ersatzgewebe und -organe im Labor zur Behandlung von Verletzungen und Krankheiten zu züchten.

Mit Hilfe des hochpräzisen 3D-Drucks haben Forscher wie Dr. Sam Pashneh-Tala von der University of Sheffield neue Möglichkeiten für das Tissue Engineering eröffnet.

Um das Zellwachstum so zu steuern, dass das erforderliche Gewebe gebildet wird, züchtet Dr. Pashneh-Tala lebende Zellen auf einem Gerüst im Labor, das eine Vorlage für die erforderliche Form, Größe und Geometrie liefert. Beispielsweise wird eine röhrenförmige Struktur benötigt, um ein Blutgefäß für einen Herz-Kreislauf-Patienten zu schaffen. Die Zellen vermehren sich und bedecken das Gerüst, wobei es seine Form annimmt. Das Gerüst zerfällt dann allmählich und die lebenden Zellen bleiben in der Form des Zielgewebes angeordnet, das in einem Bioreaktor kultiviert wird, einer Kammer, die das sich entwickelnde Gewebe enthält und die innere Umgebung des Körpers reproduzieren kann, um mechanische und biologische Leistung zu erlangen von organischem Gewebe.

Dies wird es Wissenschaftlern ermöglichen, patientenspezifische Gefäßtransplantatdesigns zu erstellen, die chirurgischen Optionen zu verbessern und eine einzigartige Testplattform für neue vaskuläre medizinische Geräte für Patienten mit Herz-Kreislauf-Erkrankungen bereitzustellen, die derzeit weltweit die häufigste Todesursache sind. Anschließend besteht das ultimative Ziel darin, Blutgefäße zu schaffen, die zur Implantation in die Patienten bereit sind. Da beim Tissue Engineering Zellen verwendet werden, die dem Patienten entnommen werden, der die Behandlung benötigt, wird die Möglichkeit einer Abstoßung durch das Immunsystem ausgeschlossen – ein Hauptproblem bei herkömmlichen Organtransplantationsverfahren heute.

Der 3D-Druck hat sich als fähig erwiesen, auf die Herausforderungen bei der Herstellung synthetischer Blutgefäße zu reagieren, indem die Schwierigkeiten bei der Wiederherstellung der genauen Formen, Größen und Geometrien des erforderlichen Gefäßes gelöst werden. Die Möglichkeit, gedruckte Lösungen genau auf die spezifischen Bedürfnisse der Patienten abzustimmen, hat sich als aufschlussreich erwiesen.

In Dr. Pashneh-Talas Worten: „[Erstellen von Blutgefäßen durch 3D-Druck] bietet das Potenzial für verbesserte chirurgische Optionen und sogar für patientenangepasste Blutgefäßdesigns. Ohne Zugang zu hochpräzisem, erschwinglichem 3D-Druck wäre das Erstellen dieser Formen nicht möglich. “

Wir haben aufregende Durchbrüche bei biologischen Materialien gesehen, die für den Einsatz in 3D-Druckern geeignet sind. Wissenschaftler entwickeln neue Hydrogelmaterialien, die die gleiche Konsistenz wie Organgewebe haben, das sich im menschlichen Gehirn und in der Lunge befindet und mit verschiedenen 3D-Druckverfahren kompatibel ist. Wissenschaftler hoffen, sie in ein Organ implantieren zu können und als „Gerüst“ zu fungieren, auf dem Zellen zum Wachstum angeregt werden.

Während das Bioprinting voll funktionsfähiger innerer Organe wie Herzen, Nieren und Lebern immer noch futuristisch klingt, werden Fortschritte bei hybriden 3D-Drucktechniken sehr schnell erzielt.

Früher oder später wird erwartet, dass der Aufbau von biologischem Material in Labordruckern dazu führt, dass neue, voll funktionsfähige 3D-gedruckte Organe erzeugt werden können. Im April 2019 erstellten Wissenschaftler an der Universität Tel Aviv das erste 3D-Herz aus biologischen Materialien eines Patienten. Die winzige Replik wurde unter Verwendung des eigenen biologischen Materials des Patienten erstellt, wodurch eine vollständige Übereinstimmung des immunologischen, zellulären, biochemischen und anatomischen Profils des Patienten erzielt wurde.

“Zu diesem Zeitpunkt ist unser 3D-Herz klein, so groß wie ein Kaninchenherz, aber größere menschliche Herzen erfordern dieselbe Technologie”, sagte Professor Tal Dvir.