Welche Körperteile können wir 3D-drucken?

Ein kurzer, bündiger Einblick über den  Fortschritt von 3D-Druckern im medizinischen Bereich.

In den letzten Jahren wurden unzählige, revolutionäre Fortschritte im 3-D-Druck gefeiert. Forscher und Wissenschaftler sind hart an der Arbeit , um neuartige Innovationen zu schaffen – einschließlich Druck Teile des menschlichen Körpers.

Bioprinting kombiniert Bioengineering mit 3-D-Druck, um lebende, künstliche Organe wie Haut zu schaffen. Es könnte der Schlüssel zur Schaffung von vollen menschlichen Organen sein, die in den kommenden Jahren für Transplantationen eingesetzt werden könnten. Bevor wir jedoch in die Zukunft blicken, hier eine kurze Übersicht was bereits alles an unglaublichen Bioprinting-Teilen existiert:

Haare

Inspiriert durch die von Heißklebepistolen entstandenen Fäden, konnten die Forscher des Human-Computer Interaction Institute der Carnegie Mellon University weiche, künstliche Stränge replizieren und hoffen, eines Tages Vollperücken zu kreieren.

Das menschliche Gehirn

Obwohl nicht ganz so komplex wie ein echtes menschliches Gehirn, bewegen sich die Wissenschaftler näher an die Konstruktion des Gewebes heran. Mit Hilfe eines 3D-Druckers entwickelten Forscher des ARC Center of Excellence für Elektromaterialien in Australien, eine Methode zur Konstruktion von geschichteten,  biologischen Strukturen, die dem Hirnrindgewebe sehr ähnlich sind.

Schädel und Knochen

Im Jahr 2014 berichteten Ärzte in den Niederlanden, dass sie den Schädel eines Menschen, zum ersten Mal erfolgreich mit einem transplantierten 3D-Druck-Plastik-Ersatz ersetzt haben. Im selben Jahr benutzte ein Chirurg in Newcastle 3-D-Druck, um ein neues Becken für einen Mann herzustellen, der seines ursprüngliche an Krebs verloren hatte.

Darüber hinaus sind Strafverfolgungsbehörden und forensische Anthropologen zunehmend auf 3-D-Scannen und Drucken angewiesen, um Kriminelle mit “Knochen Beweisen” zu verurteilen. 3D-Druck ist zusätzlich eine gute Möglichkeit um Fossilien zu studieren.

Die Wirbelsäule

Im Juli erhielt die deutsche Firma Joimax die FDA-Zulassung, um ihren EndoLIF On-Cage zu verkaufen, der eine bessere Alternative für die Fusion in der Lendenwirbelsäule bietet. Im selben Monat erhielt Oxford Performance Materials auch die FDA-Zulassung für seine 3D-gedruckten Wirbelsäulenimplantate.

Ohren

Bioingenieure der Cornell University konnten einen Drucker mit injizierbaren Gelen aus lebenden Zellen verwenden, um lebensechtes Material für  Ohren-Prothesen zu schaffen. Zusätzlich haben Princeton-Wissenschaftler herausgefunden, dass elektronische Komponenten mit einem Hydrogel ähnlich wie andere Formen von gedrucktem biologischen Gewebe infundieren könnten, um ein Ohr zu schaffen, das tatsächlich Radiowellen aufnehmen kann.

Augen

Vor einiger Zeit, hat das in Großbritannien ansässige Unternehmen Fripp Design und Research behauptet, dass es unzählige prothetische Augen pro Stunde drucken würde. Außerdem vermuten italienische Forscher bei MHOX, das sie bis 2027  in der Lage sein werden, Augen mit verbesserter Vision und WiFi-Verbindung zu schaffen.

Kiefer und Zähne

Im Jahr 2012 fand die erste Implantation eines künstlichen Kiefers in eine  83-jährige niederländische Frau statt. Ein anderer Patient des künstlichen Klaps war der simbabwische Mann, der sein Kiefer , nach einem Unfall mit einer Landmine verlor. Die neuesten Updates zum 3D-Druckverfahren ermöglichen es Zahnärzten außerdem, einen Zahn in 6,5 Minuten zu drucken.

Nasen

Tessa Evans, ein zwei-jähriges Mädchen, das mit einer seltenen Erkrankung geboren wurde, die dazu führt, dass sowohl Nase als auch Geruchssinn fehlen, ist eine von vielen, die jetzt eine neue Nase dank 3D-Druck haben.

Die Luftröhre

Letztes Jahr erhielt die 2-jährige Hannah Warren, die ohne Luftröhre geboren wurde, eine 3D-gedruckte Prothese, die aus Plastikfasern und ihren eigenen Stammzellen bestand. Zusätzlich wurden drei Säuglingsleben durch gedruckte Luftröhrenimplantate gerettet.

Gliedmaßen

3D gedruckte Prothetik – ob Beine, Füße, Hände, Arme oder Finger – ist alltäglich geworden. In Zukunft werden immer mehr High-Tech-Upgrades entwickelt, wie zum Beispiel die von OpenBionics entworfene Hand-Prothese, die NFC-Funktionen (near field communication) besitzt.

Knie und Gelenke

3D-Druckmaschinen sind großartig bei der Herstellung von Produkten, bei denen eine perfekte Passform für Patienten nötig ist, wie zum Beispiel Gelenke.

Forscher von Texas Tech University waren in der Lage, 3-D-Druck zu verwenden, um “extrem hartes Hydrogel” zu schaffen, das verwendet werden könnte, um Körperteile wie Knieknorpel zu produzieren.
Im Charing Cross Hospital in London, werden angepasste 3D-gedruckte Knochen und Knorpelteile angeboten.

Nägel

Clawz, ein Shanghai-basiertes Startup, entwirft eine Vielzahl von 3D-bedruckten Nägeln, die in verschiedenen Texturen bestellt werden können. TheLazerGirls bieten auch einige kreative Designs.

Haut

L’Oreal hat gemeinsam mit Organovo, Episkin geschaffen – Eine 3D gedruckte Haut aus inkubierten, gespendeten Hautzellen. In Zukunft könnte durch diese Technik auch die Haut von Brandopfern ersetzt werden.

Blutgefäße und Zellen

Das Fraunhofer-Institut und das ArtiVasc-3D-Projekt haben vor kurzem ihre bahnbrechenden Entdeckungen in der Bioprinting Branche vorgestellt: künstliche Blutgefäße. Möglicherweise noch eindrucksvoller ist, dass 3D-Drucker sogar Zellen erzeugen können. Forscher von Ulsan National Institute of Science and Technology entwickelten einen kleinen, hochauflösenden 3D-Drucker, der spezielle Tinten schichtet, um mikroskopische 3D-Modelle zu bilden.

Nerven

Während wir Nerven zwar nicht drucken können, haben Wissenschaftler herausgefunden, wie man zumindest die Nervenregenaration auf unterschiedliche Weisen fördern kann.

In einem Forschungspaper mit dem Titel “3D Printed Anatomical Nerve Regeneration Pathways” erklären Forscher, dass eine winzige, dreieckige, 3D-gedruckte Struktur, Nerven zurück zu ihrem richtigen Platz führen könnte.

Herzen

Forscher können mittlerweile sogar 3D- gedruckte Herzen schlagen lassen. Die künstlichen Organe werden in Plastik- oder Gummiformen gedruckt.

Lunge

An der Kyoto Universität, benutzen Wissenschaftler 3-D-Drucker, um eine Lungentransplantation an einer japanischen Frau durchzuführen.

Leber

Organovo, ein Bioprinting-Unternehmen, begann vor kurzem, Lebergewebe an pharmazeutische Laboratorien zu verkaufen, um daran Medikamente zu testen.

Außerdem benutzten Ärzte in China die 3D-Bildgebung , um den Leber-Tumor eines Mannes zu veranschaulichen, was die Ärzte dazu befähigte eine genauere Operation durchzuführen.

Nieren

Im Jahr 2013 haben chinesische Wissenschaftler die Möglichkeiten des Druckens von Nieren erforscht und es sogar geschafft Miniaturen herzustellen. Leider konnten diese Mini-Nieren nur vier Monate lang überleben.

2015 präsentierte Organovo seine neue Technik für den 3D-Druck von menschlichen Nierengewebe auf der 2015 Experimental Biology Konferenz in Boston.

Blasen

Das Wake Forest Institute für Regenerative Medicine steht an der Spitze der Bioprinting Branche. Künstliche Blasen werden zwar schon seit 1999 transplantiert, dennoch bemüht sich das Institut, die Entstehung von verbesserten Blasen, Herzzellen, Nieren und Haut zu unterstützen.

Innereien

Im Jahr 2011 begann John March, ein biologischer und umwelttechnischer Assistent Professor bei Cornell, die Zusammenarbeit mit David Hackam, einem Pittsburgh-basierten, pädiatrischen Chirurgen, um einen kleinen, künstlichen Darm aus Kollagen und Stammzellen herzustellen. 2012 schufen die EPFL-Forscher in der Schweiz den “NutriChip”, einen-Magen-Darm-Trakt-Chip, um die Auswirkungen verschiedener Nährstoffe auf die Gesundheit zu beobachten.

Zusätzlich hat ein Team an der University of Texas Medical Branch bei Galveston auf der 2015 Digestive Disease Week verkündet, das sie zum ersten Mal voll funktionsfähige Gewebe aus Darm-Stammzellen geschaffen haben.