- Nieren könnten bald aus dem Drucker kommen
- Revolution bei menschlichen "Ersatzteilen" erwartbar
- Computersimulationen machen das Problem greifbar
- Ein Team arbeitet an so genannten "Frischleichen"
Ein Stift fährt über eine durchsichtige Plastikfläche. Lautes Surren, etwas ungelenk sieht es aus. Am Ende steht da eine kleine Figur, in einer einzigen schrillen Farbe, die Rillen der Maschine sind noch zu erkennen. Dieses Bild hat so mancher vor Augen, wenn er das Wort 3D-Drucker hört. In der Medizin sind die Möglichkeiten aber ganz andere. Der 3D-Drucker kann unter anderem Knochen und Gewebe drucken. Wie läuft so ein Forschungsprozess ab?
Implantate aus dem 3D-Drucker
Wer sich eine Rippe bricht und ein Implantat benötigt, muss sich auf Probleme einstellen. 80 Prozent der Rippen-Implantate brechen innerhalb des ersten Jahres. Die Titanplatten, die eingebaut werden, sind einfach zu dünn. Die gebrochenen Blechteile können dann die Wirbelsäule verformen, zu unregelmäßiger Atmung führen und im schlimmsten Fall innerliche Blutungen auslösen, die tödlich enden.
Bis vor kurzem gingen Forscher davon aus, dass Husten der Hauptgrund für die Brüche sei. Der Brustkorb ist dabei enorm viel Druck ausgesetzt. Für gesunde Knochen ist das nichts außergewöhnliches, aber Rippenimplantate können da auf Dauer nicht standhalten. Auch andere Auslöser hat die Forschung bereits vermutet. An diesem Stand setzte Ingenieur Andreas Gradischar und sein Team mit dem Projekt CAMed an.
Am Menschen forschen
„Die Idee war, das Ganze über patientenangepasste 3D-gedruckte Rippen zu machen”, erklärt Gradischar. Vier Jahre lang arbeiten sie an der Umsetzung.
Drei Mal im Laufe des Projekts gibt es Aufregung: das Team bekommt Zugang zu einer Frischleiche. “Frisch heißt, die Person ist weniger als 72 Stunden tot.” Dann muss es schnell gehen. Eine Woche lang arbeitet das Team von morgens bis abends an der Leiche. Sie stellen Berechnungen an, messen die Stücke aus, beatmen die Leiche, um die Bewegungen des Brustkorbs zu rekonstruieren.
Den Kopf deckt Gradischar ab, „um nicht die ganze Zeit von der Leiche angeschaut zu werden”. Dank seiner Erfahrung kann er sich mittlerweile davon distanzieren, was da vor ihm liegt. Für seine Kollegin ist es das erste Mal. „Für sie war es schon hart”, erzählt er.
Mit ausführlichen Berechnungen anhand der Leichen und anschließenden Computersimulationen kommt das Team zu brauchbaren Ergebnissen: nicht der Husten löst die meisten Brüche aus, sondern die Seitenlage. Wenn die Rippenimplantate dreimal so dick wären, wie sie es aktuell sind, würden sie viel seltener kaputt gehen.
Das Ergebnis
Mit diesen Erkenntnissen machte sich das Team daran, die Rippen aus dem 3D-Drucker herzustellen. Mit Erfolg. Die neuen Implantate sind viel strapazierfähiger. An einem Problem scheitert die Umsetzung trotzdem noch: die Befestigung der 3D-Stücke an den echten Knochen.
Die aktuelle Montage ist instabil und hält nicht langfristig. Dieses Problem bleibt am Ende des Projekts ungelöst. Zumindest vorerst.
Was das für die Zukunft bedeutet
Gradischars Ergebnisse erscheinen in wissenschaftlichen Magazinen. Andere können dann an seinen Ansätzen weiterforschen. Wie schnell es da zu neuen Ergebnissen kommt, ist schwer zu sagen.
An Implantaten aus dem 3D-Drucker arbeitet die Wissenschaft jedenfalls weltweit. Beim Bioprinting drucken sie künstliches Gewebe aus gezüchteten Zellen. Langfristig könnte das sogar Organspenden ablösen. „In den nächsten Jahren wird sich da viel tun. Bis beispielsweise eine Leber gedruckt werden kann, wird es zwar noch dauern, aber Nieren könnte ich mir in den nächsten Jahren vorstellen”, prophezeit Gradischar.
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