Neue Rapid-Manufacturing – Materialien für die Medizintechnik

Forschungszentrum caesar beteiligt sich an „Kompetenzkette der Medizintechnik“ auf der Euromold

Ob für Implantate, Operationsschablonen oder medizinische Planungsmodelle – der Einsatz bioverträglicher Materialien ist in der Medizintechnik besonders wichtig. An der Entwicklung solcher Materialien mit optimierten Eigenschaften für die Medizintechnik sowie innovativer Verarbeitungsprozesse arbeitet die Gruppe „Rapid Prototyping“ des Bonner Forschungszentrums caesar, die von Dr. Carsten Tille und Dr. Hermann Seitz geleitet wird. Vom 30. November bis 3. Dezember präsentiert die Gruppe unter dem Label „3mat“ im Rahmen einer Sonderschau der Messe Euromold in Frankfurt („Die längste Kompetenzkette der Medizintechnik“) in Halle 5.0 ihre Dienstleistungen und Produkte.

3mat entwickelt Materialien auf Polymer- und Keramikbasis für Kunden und Forschungspartner (z.B. Medizintechnikfirmen und Kliniken). Aus der Forschungsarbeit ist beispielsweise das neuartige FlexSL-Stereolithographie-Material hervorgegangen, das sich durch eine besonders hohe Flexibilität auszeichnet. Damit weist es einen großen Vorteil gegenüber bisher verfügbaren Kunstharzmaterialien für die Stereolithographie auf, denn diese sind meist kaum biegsam und schnell brüchig. Das FlexSL-Kunstharz basiert auf einem nicht-toxischen (Meth)Acrylat-Material und eignet sich aufgrund seiner flexiblen und biokompatiblen Eigenschaften hervorragend für den Einsatz im medizinischen und medizintechnischen Bereich. Die mechanischen Eigenschaften des Materials lassen sich je nach Verwendungszweck anpassen, so dass für fast jeden Bedarf das geeignete Material verfügbar ist.

Ergänzend hierzu umfassen die Leistungen von 3mat computergestützte dreidimensionale Formgebungsverfahren und die Fertigung patientenspezifischer anatomischer Modelle, Implantate oder Prototypen nach Kundenwunsch. So bietet die Gruppe u. a. Prototypenbau (z.B. Gerätegehäuse) und Engineering-Dienstleistungen für die Medizin¬gerätetechnik an. Dabei stellen sie Kleinserien komplexer oder individueller medizinischer Teile her und verwenden dafür ihre eigens entwickelten ungiftigen Materialien mit verbesserten Materialeigenschaften.

Des Weiteren wird 3mat das Portfolio in Zukunft um die patientenindividuelle Gestaltung und Fertigung von Knochenersatzstücken erweitern. Dabei werden auf Basis von anatomischen Patientendaten (Computertomografie) per Computer millimetergenau die Formen maßgeschneiderter Knochenimplantate berechnet. Für die Herstellung der Implantate wird dann eine 3D-Drucktechnologie angewendet: Aus einem Hydroxyapatit-Granulat wird Schicht für Schicht das passende Stück aufgebaut, indem ein Druckkopf ähnlich wie in einem Tintenstrahldrucker über das Granulat fährt und ein Bindemittel tröpfchenweise aufträgt. Man erhält als Ergebnis ein poröses Keramikgerüst, das in seiner Struktur dem natürlichen Knochen ähnelt und mit patienteneigenen Zellen besiedelt werden kann.

Außerdem fertigen die Forscher OP-Schablonen und individuelle anatomische Planungsmodelle, insbesondere für die Mund-, Kiefer- und Gesichtschirurgie. Wahlweise können diese auch mit realistischen Weichgewebeeigenschaften ausgestattet werden, ebenso mit farbigen Oberflächen sowie markierten Innenstrukturen in transparenten Modellen. Als Grundlage für die Herstellung der Modelle dienen medizinische Datensätze, die z.B. durch Computertomografie gewonnen werden. Operationen können mit ihrer Hilfe im Vorfeld genauer geplant und schneller durchgeführt werden, die Wahrscheinlichkeit von Komplikationen verringert sich.

Das internationale Forschungszentrum caesar (center of advanced european studies and research) hat 1999 die Arbeit aufgenommen. Mit inzwischen über 220 Mitarbeitern forschen interdisziplinäre Teams in den Bereichen Medizintechnik, Biotechnologie und Materialwissenschaften/Nanotechnologie. Forschung und industrielle Anwendung gehen Hand in Hand: caesar entwickelt innovative Produkte und Verfahren und unterstützt die Wissenschaftler bei Firmenausgründungen.

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