Gedruckte Skelettmuskeln für die Wirkstoffentwicklung, passgenaue in-ear Mini-Hörgeräte, personalisierte Schädelknochen-Implantate: Diese und weitere zukunftsträchtige Anwendungsmöglichkeiten waren Thema auf dem diesjährigen „Symposium on 3D-Printing für Life Sciences“ an der Fachhochschule Nordwestschweiz in Muttenz, Schweiz.

Auf dem Symposium, das bereits zum dritten Mal stattfand, präsentierten Expertinnen und Experten aus Forschung, Industrie und Klinik die neusten Trends und Ergebnisse aus dem noch recht jungen Forschungsbereich des 3D-Printings in den Lebenswissenschaften.

microTEC Südwest war als Sponsor des Symposiums mit einem Stand zum Projekt 3D-Bio-Net vertreten. Die Exponate am Stand stießen auf reges Interesse. Das Projekt ist in diesem hochinnovativen Feld mit seinem neu entwickelten multimaterialtauglichen Printer-Prototypen von der Firma Biofluidix, den innovativen Hydrogelen der Firma vasQlab, den Chips der Firma ibidi und der Expertise aller weiteren Konsortialpartnern sehr gut aufgestellt. Einige der bisherigen Projektergebnisse wurden auch von Dr. Peter Koltay, Sprecher des Konsortiums, im Rahmen seines Vortrags zu Materialcharakterisierung und den Anforderungen des Multimaterialdrucks präsentiert.

Das Symposium bot darüber hinaus einen spannenden Überblick über die Vielzahl an Anwendungsmöglichkeiten des 3D-Drucks im medizinisch-naturwissenschaftlichen Bereich. Hierzu zählen z.B. CT-Scan-basierte Implantate aus dem Drucker: Die patientenspezifisch hergestellten Produkte passen nicht nur perfekt, sondern bieten auch bzgl. der Produktionskosten inzwischen bereits eine kostengünstige Alternative gegenüber herkömmlichen Herstellungsverfahren. Neben Produkten, die in den Körper implantiert werden, bietet die Technologie auch die Möglichkeit des Drucks von 3D-Modellen für die prä-operative Planung: Operateure können sich vor einem medizinischen Eingriff ein besseres Bild von z.B. der Lage des Tumors verschaffen, d.h. sie sehen nicht nur seine Form und Ausprägung im 3D-Modell am PC sondern können den Tumor “erfühlen“, wenn er in Originalgröße vorab gedruckt wird. Dieses Anschauungsmaterial lässt sich auch hervorragend für die Lehre verwenden.

Ein Highlight der Veranstaltung war der Vortrag der Firma Apium GmbH aus Karlsruhe zur PEEK-Technologie. PEEK steht für Polyetheretherketon, ein semikristallines biokompatibles Thermoplast, welches sich hervorragend für Anwendungen in thermischen, chemischen und mechanischen Extremsituationen eignet. So weist PEEK ähnliche Eigenschaften wie menschliche Knochen auf und ist daher das perfekte Material für Zahnimplantate, Herzklappen, Wirbelsäulen- oder Fingerimplantate. Aus patientenspezifischen Daten. Zum Beispiel CT-Scans kann zunächst ein digitales Modell generiert und dann mittels spezieller PEEK-Drucker das Implantat angefertigt werden. Der gesamte Prozess dauert nur wenige Stunden.

Weiterhin stellte das Unternehmen Axenoll aus Jena eine neue Form der additiven Fertigung vor: Mittels patentierter 3D Siebdrucktechnologie können zum Beispiel 3D-Hautmodelle und Wundnetze, aber auch 3D-Screening-Chips für die Diagnostik hergestellt werden.

Die Bioprinting-Session bot spannende Einblicke in aktuellste Trends und Entwicklungen in der noch recht jungen Technologie, bei der lebende Zellen - meist in Hydrogele eingebettet - mittels eines Druckers zu Geweben oder Organoiden gedruckt werden. Hierzu präsentierte u.a. Herr Dr. Rimann von der ZHAW Wädenswil, Schweiz seine Ergebnisse zum Druck funktionaler Skelettmuskeln. Diese werden in der Wirkstofftestung eingesetzt und bieten die Möglichkeit zukünftig die Anzahl an Tierversuchen signifikant zu reduzieren. 

Interessanterweise erhalten sich die gedruckten Zellen die Eigenschaft „zu wissen“ was sie tun sollen. Diese intrinsische Fähigkeit der Selbstorganisation ist eines der faszinierenden Ergebnisse aus der Session. So verbinden sich nahe beieinander gedruckte Endothelzellen, die auch im menschlichen Körper die Blutgefäße bilden, auch im gedruckten Gewebe ein Lumen und schlussendlich einen Tubulus, durch den später Blut fließen kann.

3D Druck im Medizinsektor

Bereits seit einigen Jahren gewinnt die additive Fertigung im medizinischen Sektor zunehmend an Relevanz. Das Marktforschungsunternehmen Gartner prognostizierte Anfang 2019, dass bis 2023 25% der Medizinprodukte in den entwickelten Märkten bereits aus dem 3D-Drucker kommen werden. Die Prognose für das Bioprinting laut Gartner besagt, dass bis 2023 der 3D-Druck mit Biosynthetik und lebenden Zellen, hierzu zählt auch der Organersatz, einen Multimilliarden-Dollar-Markt umfassen wird.

Bei der Vielzahl der Anwendungen und Möglichkeiten, die sich durch diese Technologie bieten, wurde im Rahmen des Symposiums immer wieder davon gesprochen, dass das 3D-Printing gerade in den Lebenswissenschaften ein „Game-Changer“ ist, d.h. eine Technologie, die einen starken Einfluss auf die Branchen und Märkte hat und diese radikal verändern wird. Es bleibt also spannend!

Weitere Informationen:

3D-Bio-Net