3D-Gerüst für Patienten mit vorderem Kreuzbandriss

Forscher am Tissue Engineering and Biomaterials-laboratory der Mayo Clinic in Rochester, Minnesota haben ein poriges, 3D gedrucktes Gerüst für Patienten, mit vorderem Kreuzbandriss/ACL (anterior cruciate ligament) entworfen. Das 3D-Gerüst kann die Knochenregeneration verbessern.

Die vordere Kreuzbandverletzung (ACL-Verletzung) ist eine der häufigsten Verletzungen, die Athleten erleiden. Besonders gefährdet sind Skifahrer, Fußball-, American Football- und Basketball-Spieler, aber auch  Gymnastik-Begeisterte sind betroffen. Plötzliche Stopp- oder Verdrehbewegungen können dazu führen, dass sich das Band (Ligament), das sich im Knie befindet, zu weit ausdehnt. Die Folgen daraus sind ein Riss des Bandes mit schweren nachfolgenden Schmerzen.

Wegen der Häufigkeit von ACL-Verletzungen, hat die Suche nach effektiven Möglichkeiten zur Reparatur einer beschädigten ACL höchste Priorität. Vor kurzem haben jetzt Forscher der Mayo Clinic in Minnesota preisgegeben, dass sie auf eine neuartige, überragende Behandlung gestoßen sind. In einer Studie, die in Tissue Engineering veröffentlicht wurde, erklären die Forscher, wie sie ein 3D-gedrucktes poröses Gerüst entworfen haben, das über längeren Zeitraum ein menschliches Knochen-förderndes Protein freisetzt und dazu beiträgt, die Wiederherstellung der gerissenen vorderen Kreuzbänder zu beschleunigen und die Knochenregeneration zu verbessern.

In der Studie, die mit dem Titel “Three-Dimension-Printed Porous Poly(Propylene Fumarate) Scaffolds with Delayed rhBMP-2 Release for Anterior Cruciate Ligament Graft Fixation”, frei übersetzt Drei-dimensional-gedruckte-porige-Poly(Propylen Fumarat) Gerüste mit verzögerter rhBMP-2 Freisetzung für ACL Transplantat Fixierung” erklären die Forscher ihren Versuchsverlauf.  Das Team testete vier Methoden zur Verteilung des “recombinant human bone morphogenetic protein 2” (rhBMP-2) auf das beschädigte Band, einschließlich der Verwendung von Mikrosphären (mikroskopische Hohlkugeln des Proteins), um die Stoß-Freisetzung von rhBMP-2 aus dem Gerüst zu reduzieren.

Aus vier verschiedenen Gerüst-Designs wurde schließlich das mit 20% Poren gewählt da es die größte Auszugskraft beibehalten hatte.

Das finale, 3D-gedruckte Gerüst zur Behandlung von ACL-Rissen ist 3 mm im Durchmesser und 10 mm lang und enthält 300 μm Poren.

Die Studie besagt, dass die Gerüste mit SolidWorks 3D CAD Software entworfen und mit einem Viper si2 Stereolithographie 3D Drucker von 3D Systems hergestellt wurden. Die Nachhärtung erfolgte mit einem 3D Systems UV-Ofen.

Peter C. Johnson, MD, der Chefredakteur von Tissue Engineering, Principal von MedSurgPI, sowie Präsident und CEO von Scintellix kommentierte:

“Diese Arbeit ist ein gutes Beispiel für die Verschmelzung von Technologie-kontrollierter Release-Medikamentenabgabe und 3D-Druck.”

Erneut zeigt sich das Potential von 3D-Druck um zur Verbesserung der Gesundheit von Menschen beizutragen.