{"id":175483,"date":"2019-06-27T14:00:18","date_gmt":"2019-06-27T12:00:18","guid":{"rendered":"https:\/\/innovationorigins.com\/?p=175483"},"modified":"2019-06-27T14:00:18","modified_gmt":"2019-06-27T12:00:18","slug":"3d-druck-technologie-zur-natuerliche-regeneration-von-beschaedigten-knochen","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/ioplus.nl\/archive\/de\/3d-druck-technologie-zur-natuerliche-regeneration-von-beschaedigten-knochen\/","title":{"rendered":"3D-Druck-Technologie zur nat\u00fcrlichen Regeneration von besch\u00e4digten Knochen"},"content":{"rendered":"<p><em>Stefan Baudis<\/em> will die nat\u00fcrliche Regeneration von besch\u00e4digten Knochen mit einem Knochenersatz aus dem 3D-Drucker erm\u00f6glichen. Dieser soll biologisch abbau- und aufbaubar sein und somit keinen Fremdk\u00f6rper darstellen.<\/p>\n<p>Gesunde Knochen sind erstaunlich regenerationsf\u00e4hig. Ununterbrochen sind bestimmte Zellen damit besch\u00e4ftigt, diese ab- und wieder aufzubauen. Daher k\u00f6nnen Knochenbr\u00fcche ganz von selbst heilen, erkl\u00e4rt <a href=\"https:\/\/www.ias.tuwien.ac.at\/staff\/stefanbaudis\/\"><em>Stefan Baudis<\/em><\/a> von der Abteilung <em>Makromolekulare Chemie<\/em> am<a href=\"https:\/\/www.ias.tuwien.ac.at\/home\/\"><em> Institut f\u00fcr Angewandte Synthesechemie<\/em> an der <em>TU Wien<\/em><\/a>. Bei ernsthafter Besch\u00e4digung des Knochens durch Unfall, Tumor oder Infektion sind der Heilung oft Grenzen gesetzt. Die betroffenen Patienten brauchen einen Knochenersatz um eine Amputation zu vermeiden.<\/p>\n<h3>Individualisierter Knochenersatz<\/h3>\n<p>Ein ideales Instrument f\u00fcr den Knochenersatz bildet der 3D-Druck.Verbreitet ist das Verfahren der <em>Fused Filament Fabrication.<\/em> Dabei werden Thermoplasten aufgeschmolzen, in d\u00fcnnen F\u00e4den deponiert und Schicht f\u00fcr Schicht zu Strukturen aufgebaut. Ans\u00e4tze f\u00fcr patientenspezifische Implantate gibt es bereits im Gesichts-, Kiefer- und Sch\u00e4delbereich. Darunter auch einige, die bereits in der Klinik eingesetzt werden, wei\u00df Baudis. Es handelt sich aber immer noch um Fremdk\u00f6rper.<\/p>\n<h3>Komplett abbaubar<\/h3>\n<p><em>Baudis<\/em> verfolgt einen radikal anderen Ansatz: Einen Knochenersatz, der biologisch abbaubar ist. Er will dem K\u00f6rper ein passendes Knochenger\u00fcst aus dem 3D-Drucker vorgeben, das von k\u00f6rpereigenen Zellen besiedelt und von diesen zum ganz normalen Knochen umgebaut werden kann. Die Errichtung eines neuen <a href=\"https:\/\/www.cdg.ac.at\/foerderprogramme\/cd-labors\/\"><em>Christian Doppler Labors<\/em><\/a><em> (CDL) <\/em>erm\u00f6glicht ihm jetzt von der Grundlagenforschung zur Anwendung zu kommen. CDL ist eine F\u00f6rderinitiative, welche die Kooperation mit Firmenpartnern vorsieht. Das Labor l\u00e4uft unter dem Titel <em>Advanced Polymers for Biomaterials and 3D Printing<\/em> und wurde am 25. Juni er\u00f6ffnet.<\/p>\n<p>Moderne bildgebende Computerverfahren erm\u00f6glichen die pr\u00e4zise Vermessung eines besch\u00e4digten Knochenst\u00fccks. Der ben\u00f6tigte Knochenabschnitt l\u00e4sst sich genau bestimmen und innerhalb weniger Stunden im 3D-Druckverfahren herstellen und an den Knochen ankleben, so <em>Baudis<\/em>.<\/p>\n<h3>Komplexe Anforderungen<\/h3>\n<p>Was einfach klingt, ist aus der Perspektive der Materialwissenschaft eine gro\u00dfe Herausforderung. Das k\u00fcnstlich hergestellte <em>Knochenger\u00fcst<\/em> muss komplexen Anforderungen entsprechen:<\/p>\n<ul>\n<li>Die Zellen, die f\u00fcr den nat\u00fcrlichen Ab- und Aufbau der Knochen zust\u00e4ndig sind, werden durch eigene Blutgef\u00e4\u00dfe versorgt, die den Knochen durchziehen. Um diesen Vorgang auch im 3D-Druckmaterial zu erm\u00f6glichen, muss dieses eine por\u00f6se Struktur haben. Nur so k\u00f6nnen die Zellen eindringen und einen funktionierenden Stofftransport vorfinden.<\/li>\n<li>Das Material muss fest, darf aber nicht zu spr\u00f6de sein, damit es nicht gleich bricht.<\/li>\n<li>Das Material muss in \u00fcberschaubarer Zeit abbaubar sein. Wenn dieses durch den nat\u00fcrlichen Knochen ersetzt wurde, darf vom Ger\u00fcst nichts \u00fcbrigbleiben.<\/li>\n<li>Im Material sollen bereits Partikel aus Calciumphosphat eingebaut sein, die dann in das nat\u00fcrliche Knochenmaterial umgewandelt werden.<\/li>\n<\/ul>\n<h3>Anforderungen an den 3D-Druck<\/h3>\n<p>Last but not least muss das Material f\u00fcr den 3D-Druck geeignet sein. Es muss bei Raumtemperatur fl\u00fcssig bleiben, bis es mit Licht der passenden Wellenl\u00e4nge bestrahlt wird. Dadurch wird eine chemische Kettenreaktion ausgel\u00f6st, die das Material an den bestrahlten Stellen aush\u00e4rtet.<\/p>\n<p>Dazu<em> Baudis<\/em>: \u201eWir wissen bereits viel \u00fcber die Chemie der einzelnen Komponenten, die daf\u00fcr n\u00f6tig sind. Nun forschen wir an den passenden Materialgemischen, mit denen sich all diese Anforderungen erf\u00fcllen lassen.&#8221;<\/p>\n<p>Neben dem Materialgemisch soll auch die 3D-Drucktechnologie weiterentwickelt werden. Dabei kann das Team auf viel Wissen und Erfahrung an der <em>TU Wien<\/em> zur\u00fcckgreifen. Mehrere Forschungsgruppen sind involviert.<\/p>\n<h3>Photopolymerbasierte Systeme<\/h3>\n<p>Im Materialgemisch konzentriert sich das Team auf photopolymer-basierte Systeme. Photopolymere entstehen innerhalb von wenigen Sekunden durch die Belichtung von speziellen lichtempfindlichen Harzen. Das hei\u00dft, die fl\u00fcssige Formulierung wird dort fest, wo sie mit Licht bestrahlt wird. Der 3D-Druck wird durch die schichtweise Belichtung dieser Harze in der Stereolithographie erm\u00f6glicht.<\/p>\n<p>Dem Knochen sehr \u00e4hnliche Materialeigenschaften k\u00f6nnen durch die Kombination von verschiedenen Monomeren, Additiven und F\u00fcllstoffen erzielt werden. Die Monomere werden so gew\u00e4hlt, dass biologisch abbaubare Polymere entstehen. Die Porosit\u00e4t des Knochenger\u00fcsts und die \u00e4u\u00dfere Form werden in CAD-Planung gezielt gesteuert und der Situation im Patienten angepasst.<\/p>\n<h3>Das Christian Doppler Labor<\/h3>\n<p>Die auf den gleichnamigen \u00f6sterreichischen Mathematiker und Physiker zur\u00fcckgehende F\u00f6rderinitiative der <em><a href=\"https:\/\/www.cdg.ac.at\/\">Christian Doppler Forschungsgesellschaft<\/a><\/em> erm\u00f6glicht hervorragenden Wissenschaftern anwendungsorientierte Grundlagenforschung in Kooperation mit innovativen Unternehmen. Die Finanzierung erfolgt durch die beteiligten Unternehmen und die \u00f6ffentliche Hand. Im vorliegenden Fall war der F\u00f6rdergeber das <a href=\"https:\/\/www.bmdw.gv.at\/Ministerium\/Seiten\/default.aspx\"><em>Bundesministerium f\u00fcr Digitalisierung und Wirtschaftsstandort<\/em><\/a> (BMDW). Firmenpartner waren <a href=\"https:\/\/www.klsmartin.com\/de\/\"><em>KLS Martin<\/em><\/a>, <a href=\"http:\/\/www.lithoz.com\/\"><em>Lithoz<\/em> <\/a>und <a href=\"http:\/\/www.traumacareconsult.com\/\"><em>TCC<\/em><\/a>.<\/p>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<h3>Auch interessant:<\/h3>\n<p class=\"entry-title\"><a href=\"https:\/\/innovationorigins.com\/de\/biologisches-gewebeimplantat-per-3d-druck\/\">Biologisches Gewebeimplantat per 3D-Druck<\/a><\/p>\n<p class=\"entry-title\"><a href=\"https:\/\/innovationorigins.com\/de\/forschungsprojekt-per-4d-druck-blutgefaesse-herstellen\/\">Forschungsprojekt: Per 4D-Druck Blutgef\u00e4\u00dfe herstellen<\/a><\/p>\n<p class=\"entry-title\"><a href=\"https:\/\/innovationorigins.com\/de\/vivatop-wie-vr-und-3d-druck-chirurgen-unterstuetzen\/\">VIVATOP: Wie VR und 3D-Druck Chirurgen unterst\u00fctzen<\/a><\/p>\n<p class=\"entry-title\"><a href=\"https:\/\/innovationorigins.com\/de\/kumovis-gewinnt-muenchener-businessplan\/\">Implantat-3D-Druck: Kumovis gewinnt M\u00fcnchener Businessplan<\/a><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Stefan Baudis will die nat\u00fcrliche Regeneration von besch\u00e4digten Knochen mit einem Knochenersatz aus dem 3D-Drucker erm\u00f6glichen. 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