Aktuelle Medizintechnik

Medizintechnik – State of the Art

  • 26. September 2017

Medizintechnik der Zukunft: Organersatz aus dem 3-D-Drucker

Von der simplen CT-Aufnahme bis zum hoch komplexen Operationsroboter, mit dessen Hilfe Eingriffe am Gehirn durchführt werden können: Moderne Medizintechnik ist aus dem Krankenhausalltag längst nicht mehr wegzudenken. Implantate, medizinische Modelle und Sensoren aus dem 3-D-Drucker sind schon seit längerer Zeit im Einsatz. Die jüngsten medizintechnischen Entwicklungen gehen einen Schritt weiter und lassen Hoffnung auf die Herstellung von Gewebe- und Organersatz aus dem Drucker aufkommen: Was derzeit noch nach Zukunftsmusik klingt, ist möglicherweise schon bald ein realistischer Ersatz für Transplantate aus Fremdorganen. Ein Überblick über den aktuellen Stand der Medizintechnik und was damit bald möglich sein könnte.

Medizintechnik morgen: einfach nachdrucken?

Die herkömmliche Erzeugung medizintechnischer Produkte, die nicht nur der Diagnostik dienen, sondern Patienten direkt zugutekommen, ist oft mit grossem technischen Aufwand und hohen Kosten verbunden. Nicht zuletzt sind die Ergebnisse nicht immer zufriedenstellend und der Zeitaufwand teilweise beträchtlich. Ganz anders, wenn das benötigte “Ersatzteil” direkt aus dem Drucker kommt: Die exakte Anpassung erfolgt im Vorfeld direkt am Patienten, Materialkosten und Herstellungszeit verringern sich deutlich. Von grossem Vorteil ist dies besonders für Patienten und Patientinnen, die aus Ländern mit schlechter medizinischer Versorgung stammen: Viele sogenannte Low-Cost-Prothesen aus dem 3-D-Drucker weisen eine sehr gute Qualität auf und können die Funktion verlorener Gliedmassen weitgehend ersetzen.

Ebenfalls auf dem Vormarsch ist die Entwicklung biologisch abbaubarer Stents, die sich flexibel an die Gegebenheiten in den betroffenen Blutgefässen anpassen. Sie sind damit herkömmlichen Stents, die ausschliesslich in vorgefertigten Grössen verfügbar und meist aus Metall gefertigt sind, deutlich überlegen. Das Verrutschen oder Blockieren eines Stents – ein häufiges Problem bei Produkten aus Metall – hat unangenehme Folgen für den Patienten. In manchen Fällen muss dann ein Gefässbypass gelegt werden. Durch den Einsatz von Stents aus biologischem Material, das sich an die Geometrie des Blutgefässes anlegt, sollen sich solche Komplikationen weitgehend vermeiden lassen.

3-D-Bioprinting: Drucken mit organischen Substanzen

Beim 3-D-Bioprinting werden lebendige Zellen oder Zellbestandteile aus ihren biologischen Grundsubstanzen nachgedruckt. Aus diesen Bioprinting-Produkten lassen sich nicht nur gewebeähnliche Strukturen zu Forschungszwecken herstellen, sondern auch grundsätzlich transplantationsfähige Gewebe wie Haut, Ohrknorpel, Blutgefässe oder sogar komplette Organe. Unter Laborbedingungen gelang etwa schon der Nachdruck von biologischen Herzklappen, die die derzeit eingesetzten mechanischen Klappen bald ersetzen könnten. Auch der 3-D-Druck von Knochenmaterial, das etwa beim Kieferknochenaufbau zum Einsatz von Zahnimplantaten benötigt wird, erschien in ersten Tests vielversprechend.

Volle Funktionsfähigkeit vorausgesetzt, haben diese gedruckten Organe enorme Vorteile gegenüber herkömmlichen Transplantaten. Sie verursachen keine Abstossungsreaktionen, da sie aus immunkompatiblen Materialien oder sogar aus autologem Material und passgenau, basierend auf MRI- oder CT-Daten, für einen bestimmten Patienten produziert werden. Sogenannte custom-made Medizinprodukte sind nicht nur speziell reguliert, sondern
sind jederzeit verfügbar, was die teilweise sehr langen Wartezeiten auf ein passendes Organ obsolet machen würde. Und sie sind in ausreichender Menge herstellbar – die aufwändige Suche nach geeigneten Spendern könnte damit in absehbarer Zeit der Vergangenheit angehören.

Und wann wird es so weit sein?

Viele der beschriebenen Anwendungen befinden sich derzeit im fortgeschrittenen Versuchsstadium oder werden in ersten klinischen Studien getestet. Vor allem die Herstellung synthetischer Haut ist weit vorangeschritten und steht kurz vor dem klinischen Einsatz. Dabei werden Brandwunden mit einem 3-D-Scanner eingescannt und vermessen, anschliessend wird ein synthetisches Hautstück in der gewünschten Grösse hergestellt und direkt auf die Wundstelle aufgedruckt.

Für alle weiteren Anwendungen heisst es noch etwas Geduld haben – die exakte Reproduktion von Organen mittels 3-D-Druck scheint aber in absehbarer Zukunft Realität zu werden.