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Knochenersatz könnte bald aus dem 3-D-Drucker kommen

Zukunftsidee der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) in Berlin nutzt „Rapid Prototyping“ für keramisches Knochersatzgerüst
 

Keramisches Knochenersatzstück, gedruckt mittels 3-D-Druckverfahren im „Rapid Prototyping“ (Bild: Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung, Berlin).

Heute lässt sich so ziemlich alles bedrucken und sogar drucktechnisch erzeugen: Gemeint sind Autos (zum Beispiel das Urbee 2 genannte Vehikel des US-Entwicklers Jim Kor) oder ganze Gebäude (beispielsweise das Architekturprojekt des Niederländers Janjaap Ruijssenaars). Gedruckt heißt hier, im 3-D-Drucker Schicht für Schicht und, bei großen Objekten wie Häusern, in einzelnen Elementen gedruckt, wie beim Fertighaus. Was mit Häusern und Autos geht, müsste ja auch in einem sehr sensiblen Bereich, nämlich der Medizin, möglich sein.

Ein vielversprechendes Betätigungsfeld für dreidimensional gedruckte Objekte ist die Unterstützung innerer Organe durch 3-D-gedruckte Hilfsmittel. Beispielsweise wird eine an der Technischen Universität Wien in Zusammenarbeit mit der Medizinischen Universität Wien entwickelte Herzpumpe aufgrund des „Rapid Prototyping“ – mittels 3-D-Druckverfahren – Realität (print.de berichtete).

Jetzt wurde ein Projekt der BAM bekannt: Es gilt, ein Material mit einem geeigneten Verfahren zu verarbeiten, um ein Knochenersatzgerüst aus Keramik herstellen zu können. Benötigt wird ein spezielles Keramikpulver, ein Kleber und ein 3-D-Drucker. In einem Labor der BAM wird in einem handelsüblichen 3-D-Drucker dann Schicht für Schicht aufgetragen und an vorher bestimmten Stellen, entsprechend der gewünschten Struktur, das von der BAM entwickelte Pulver verklebt. Zum Schluss muss der Werkstoff noch bei etwa 1000 Grad Celsius gebrannt werden – und fertig ist der Ersatzknochen.

Wie die BAM weiter berichtet, hat der so entstandene Keramikkörper zwei interessante Eigenschaften: zum einen besteht er zu 60 Prozent aus Poren. „Zum anderen kann der Werkstoff vom Körper resorbiert zu werden. Die poröse Struktur ermöglicht den Zellen, in den Körper hineinzuwachsen“, berichtet BAM-Projektleiterin Dr. Cynthia Gomes. Das Material wird dann nach und nach vom Körper abgebaut. Abgeschaut haben die Wissenschaftler die Struktur in der Natur: bei Schwämmen oder bei Hirschgeweihen, die eine ähnliche Knochenstruktur aufweisen.

Eine konkrete zukünftige Anwendung könnte so aussehen: Während einer Operation scannt der Arzt die schadhafte Stelle beim Patienten. Die Daten werden sogleich an einen Computer übertragen, das Ersatzteil berechnet und sofort mittels 3-D-Druck noch während der OP ausgedruckt. Noch befindet man sich am Anfang der Forschung. Der nächste Schritt ist die Messung der Löslichkeit der Keramikteile. Dafür wird eine künstliche Körperflüssigkeit benutzt. In einer weiteren Phase sollen dann zusammen mit einem Kooperationspartner Zellzüchtungen durchgeführt werden.

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