Tumorerkrankungen, Infektionen oder schwere Frakturen k\u00f6nnen die operative Entfernung von Knochen und den Einsatz von Implantaten notwendig machen. Fraunhofer-Forscher haben jetzt in Zusammenarbeit mit europ\u00e4ischen Partnern ein Verfahren entwickelt, mit dem sich Knochenimplantate aus einem speziellen Kunststoff mittels 3D-Druck \u00e4u\u00dferst passgenau, stabil und variabel herstellen lassen. Der Clou: W\u00e4hrend des Druckprozesses werden die einzelnen Schichten mit einem kalten Plasmastrahl behandelt, um das Anwachsen von knochenbildenden Zellen an der Oberfl\u00e4che zu unterst\u00fctzen.<\/b><\/p>\n
W\u00e4hrend herk\u00f6mmliche Oberfl\u00e4chenbehandlungen mit Niederdruck- oder Atmosph\u00e4rendruckverfahren kaum in die Tiefe von Knochenimplantaten vordringen, erm\u00f6glicht das neue Verfahren eine zellwachstumsf\u00f6rdernde Beschichtung auch im Innern der Implantate. Daf\u00fcr nutzt das Forscherteam des Fraunhofer-Instituts f\u00fcr Schicht- und Oberfl\u00e4chentechnik IST einen sogenannten Plasma-Jet. Das Ger\u00e4t bl\u00e4st einen kalten Plasmastrahl, der reaktive Aminogruppen enth\u00e4lt, direkt auf die gedruckte Schicht. Die Aminogruppen binden an der Oberfl\u00e4che und sorgen daf\u00fcr, dass sich Knochenzellen hier wohlf\u00fchlen und gerne anhaften. Das Besondere: 3D-Druck und Beschichtung gehen Hand in Hand und werden in einem Ger\u00e4t kombiniert. Weil f\u00fcr die Beschichtung keine chemische Vorbehandlung mit L\u00f6sungsmitteln notwendig ist, ist sie nicht nur kosteng\u00fcnstig, sondern auch umweltfreundlich.<\/p>\n
Die Ger\u00fcststruktur des Implantats (\u00bbScaffold\u00ab), das aus einem speziellen Copolymer gefertigt ist, ist dem nat\u00fcrlichen Knochen nachempfunden. Das 3D-Druckverfahren erm\u00f6glicht eine sehr individuelle, passgenaue Formgebung und Stabilit\u00e4t. \u00bbUnser Ziel ist, dass die Knochenzellen in die k\u00fcnstliche Struktur m\u00f6glichst schnell hineinwachsen und das Implantat schlie\u00dflich \u00fcberfl\u00fcssig machen. Es wird nach und nach durch k\u00f6rpereigene Enzyme abgebaut\u00ab, erkl\u00e4rt Dr. Jochen Borris, Gesch\u00e4ftsfeldleiter Life Science und Umwelt am Fraunhofer IST.<\/p>\n
Die mechanische Stabilit\u00e4t des Implantats l\u00e4sst sich nicht nur \u00fcber die Dichte der gedruckten Ger\u00fcststruktur steuern, sondern auch \u00fcber spezielle F\u00fcllstoffe, die dem Copolymer beigemischt werden. Je h\u00f6her die F\u00fcllstoffkonzentration, desto fester. \u00bbDiese Entwicklung unserer Projektpartner von der Universit\u00e4t Maastricht erm\u00f6glicht es, die Stabilit\u00e4t innerhalb des Implantats individuell zu variieren. Wie der nat\u00fcrliche Knochen, so kann auch das Implantat unterschiedlich feste Bereiche haben\u00ab, sagt Dr. Thomas Neubert, der das EU-Projekt am Fraunhofer IST leitet. Die F\u00fcllstoffe k\u00f6nnen zudem mit medizinischen Wirkstoffen wie Antibiotika versehen werden, die helfen, Infektionen zu verhindern.<\/p>\n
Die bisherigen Entwicklungsschritte konnte das Projektteam erfolgreich abschlie\u00dfen, nun soll das Verfahren modifiziert und zur Anwendungsreife gebracht werden. Bisher befindet sich der Versuchsaufbau noch im Laborma\u00dfstab.<\/p>\n
\u00bbZurzeit arbeiten wir daran, den Prozess einfacher und stabiler zu gestalten. Um die Entwicklung weiterzuf\u00fchren und klinische Studien durchf\u00fchren zu k\u00f6nnen, sind wir auf der Suche nach Partnern aus der Industrie\u00ab, so Borris. Das innovative Verfahren bietet viel Potential, um Knochenimplantate sehr genau an individuelle Erfordernisse der Patienten anzupassen. \u00bbForm, Porosit\u00e4t, mechanische Stabilit\u00e4t und biomechanische Eigenschaften k\u00f6nnen wir mit unserem Verfahren hervorragend steuern und innerhalb der Implantate variieren. Wir k\u00f6nnen also unterschiedlich feste oder por\u00f6se Bereiche herstellen, die sich zus\u00e4tzlich mit verschiedenen funktionellen Gruppen beschichten lassen.\u00ab In Zukunft k\u00f6nnten \u00c4rzte ihre Patienten vermessen, individuelle Anforderungen formulieren und die Daten an Medical Print-Shops senden, wo die passgenauen Implantate dann gedruckt w\u00fcrden.<\/p>\n
Quelle: Fraunhofer IST<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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