Australisches Lab22 3D-druckt Stents aus Nitinol

Die australische Forschungseinrichtung Lab22 hat eine neue Fertigungstechnologie für die Herstellung der weltweit ersten kundenspezifischen, gedruckten selbstexpandierenden 3D-Stents entwickelt.

Die periphere arterielle Verschlusskrankheit (PAD) ist eine fortschreitende Erkrankung, die durch die Ansammlung von Plaque im Arteriensystem verursacht wird, die Blut zu den Armen, Beinen und lebenswichtigen Organen transportiert. Etwa zehn Prozent der Weltbevölkerung leiden an PAD (periphere arterielle Verschlusskrankheit). Endovaskuläres Stenting wird häufig bei PAD-Patienten eingesetzt, da es minimal invasiv ist und kürzere Genesungszeiten aufweist.

Gegenwärtig gibt es zwei Arten von metallischen Stents – aufblasbare Stents aus Edelstahl oder Kobalt-Chrom-Legierungen und selbstexpandierende Stents aus Nitinol, einer Nickel-Titan-Legierung. Beide sind Produkte von der Stange. Chirurgen können aus verschiedenen Formen und Größen der winzigen Netzröhrchen wählen, um ihren Patienten gerecht zu werden, aber insgesamt sind sie durch die verfügbaren Stents begrenzt.

Das Team des Lab22 hat in der Vergangenheit schon 3D-Druck von medizinischen Produkten eingesetzt. In der Zusammenarbeit mit anderen Spezialisten entwickelten sie eine Methode den ersten 3D-gedruckten Nitinol-Stent zu entwickeln. Hierbei stießen die Forscher auf mehrere Herausforderungen.

Die Forscher setzten bei der Produktion auf das SLM 3D-Druck-Verfahren. Nitinol ist eine sogenannte Formgedächtnislegierung, die bei Belastung eine Superelastizität aufweist. Seine einzigartigen Eigenschaften ergeben sich aus seiner Kristallstruktur, die sich bei Belastung oder Erwärmung verändern kann. Die zwei unterschiedlichen Phasen der Legierung (Martensit und Austenit) werden durch die Temperatur bestimmt, und die Phasenumwandlungstemperaturen sind extrem empfindlich gegenüber den Herstellungsbedingungen des Stents. Damit sich der Stent selbst ausdehnen kann, muss die Umwandlungstemperatur unter der Körpertemperatur, 37°C, liegen.

Die SLM-Parameter mussten daher passend gewählt werden, um die ultrafeine Maschenstruktur der Stents herzustellen, die aus feinen, 80-200 µm großen Streben besteht. Sie mussten auch so fein abgestimmt werden, dass die gewünschte Phasenumwandlungstemperatur von unter 37°C im fertigen Stent erreicht werden konnte.

Das Lab konnte mit den medizinischen Partnern eine Methode finden um mithilfe additiver Herstellungstechnologien klinisch zertifizierte, maßgeschneiderte, 3D-gedruckte, selbstexpandierende Nitinol-Stents zu realisieren. So können potenziell vor Ort solche Stents hergestellt werden.

Die Designfreiheiten, die das additive Manufacturing bietet, erlauben nicht nur die Anpassung dieser Stents an die spezifische Größe der proximalen und distalen Gefäßdurchmesser, sondern können auch größere Stents, Kreuzäste und neue Formen für proximale und distale Gefäße aufnehmen. 3D-gedruckte Nitinol-Stents bieten das Potenzial für kundenspezifische Anpassung, Bestandsreduzierung (weniger Lagerbestand im Regal) und Ressourceneffizienz. Für den Patienten bieten diese speziellen Stents ein besseres Anpassungsgerät, eine bessere Anpassung an die Blutgefäße und eine verbesserte Erholungszeit – gleichbedeutend mit einer verbesserten Patientenerfahrung.

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Die komplette Case Study der Entwicklung können Sie auch direkt beim Lab22 aufrufen.