A 2156 Deutsches Ärzteblatt
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Jg. 110|
Heft 45|
8. November 2013 kann. „Auch wenn das Potenzial von künstlich hergestellten Biotin- ten groß ist, müssen wir erst noch einiges über die Wechselwirkungen zwischen den Kunststoffen und dem natürlichen Gewebematerial lernen. Unsere Variante gibt den Zellen ihre natürliche Umgebung und kann so direkt die Selbstorga- nisation der gedruckten Zellen zu einem funktionalen Gewebemodell fördern“, schildert Dr. Kirsten Bor- chers den Ansatz am IGB.Langfristiges Ziel ist die Herstel- lung von vaskularisiertem Gewebe.
Daran arbeitet das IGB zusammen mit anderen Partnern in dem von der Europäischen Union geförder- ten Projekt ArtiVasc 3D (www.arti vasc.eu). Mit der neuen Technik sollen feine Blutgefäßmodelle aus synthetischen Materialien produ- ziert werden, um damit erstmals künstliche Haut mit dem darunter- liegenden Fettgewebe zu erzeugen.
„Um künftig ganze Organe drucken zu können, ist dieser Schritt sehr wichtig. Erst wenn es uns gelingt, Gewebe zu produzieren, die durch ein Blutgefäßsystem versorgt wer- den können, ist der Druck von grö- ßeren Gewebestrukturen möglich“, erklärt Borchers.
Laser platziert lebende Zellen punktgenau
Beim Fraunhofer-Institut für Laser- technik (ILT) setzt man auf Laser- verfahren zur Herstellung von künstlichen Gefäßsystemen aus biokompatiblen und bioabbaubaren Polymeren, die mit Zellen besie- delt werden können. Eines der neu- en Laserverfahren am ILT ist die sogenannte hochauflösende Mehr - photonenpolymerisation mit Fem- tosekundenlasern. Damit können komplexe Strukturen für den Ge- rüstbau von bioartifiziellen Gefäß-
Foto: Fraunhofer IGB
VERARBEITUNGSTECHNIKEN FÜR KUNSTSTOFFE
Lichtgestalten in der Medizintechnik
Biotinten aus dem Drucker, die durch UV-Licht zu dreidimensionalen Hydrogelen aushärten, Kunststoffe, die per Laser im Nanobereich strukturiert werden oder optische Klebstoffe, die unter Licht glasklar aushärten – Licht revolutioniert die Verarbeitung von Kunststoffen.
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ehr als die Hälfte aller welt- weit hergestellten Medizin- produkte bestehen aus Kunststoff:Dazu zählen Massenartikel wie Einwegspritzen oder Intubations- schläuche genauso wie individuell angefertigte Beinprothesen, die dem Träger dank ausgeklügelter Verbundkonstruktionen aus Kunst- stoff und Karbonfasern das Laufen in Rekordzeit ermöglichen. Es sind die technisch anspruchsvollen und entsprechend hochwertigen Kunst- stoffsortierungen, die ihren Einsatz im Dienst der Gesundheit finden.
Hohe Beständigkeit im Kontakt mit Chemikalien oder Körperflüs- sigkeiten, Biokompatibilität, siche- re Sterilisierbarkeit und eine gute optische Qualität sind nur wenige Beispiele für Kriterien, die Kunst- stoffe für die Medizintechnik erfül- len müssen. Dabei wachsen nicht nur die Ansprüche an die neuen Materialien, auch die Fertigungs- techniken werden kontinuierlich optimiert. Die Produktionsverfah- ren werden schneller und flexibler, gleichzeitig nimmt die Komplexität der Fertigung zu.
Künstliches Gewebe aus dem 3-D-Drucker
Die regenerative Medizin ist ein Forschungsschwerpunkt am Fraun- hofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik (IGB) in Stutt-
gart. Hier kommt künstlich herge- stelltes Gewebe aus dem Tinten- strahldrucker. Die 3-D-Drucker in den Stuttgarter Laboren haben viel gemeinsam mit herkömmlichen Bürodruckern, zum Beispiel das Tintenreservoir und die Düsen. Ba- sis für die Tinte der Fraunhofer- Forscher ist ein Biopolymer, ähn- lich der Gelatine, das durch chemi- sche Modifikationen für den 3-D-Druck optimiert wurde. Denn während des Ausdruckens muss die Biotinte flüssig bleiben. Erst da- nach wird sie durch Bestrahlung mit UV-Licht zu einem Hydrogel vernetzt, das ganz unterschiedliche dreidimensionale Formen ausfüllen kann. Die chemische Modifizierung der Biomoleküle können die For- scher so steuern, dass die resultie- renden Gele unterschiedliche Fes- tigkeiten und Quell barkeiten besit- zen. Damit lassen sich die Eigen- schaften von natürlichen Geweben nachbilden – von festem Knorpel bis hin zu weichem Fettgewebe.
Auch aus künstlichen Ausgangs- materialien lassen sich mit den Druckern der Stuttgarter Forscher Gele produzieren, die als Ersatz für die extrazelluläre Matrix dienen können. Zum Beispiel haben sie ein System entwickelt, das ohne die Ausbildung von Nebenprodukten zu einem Hydrogel vernetzt und di- rekt mit Zellen besiedelt werden Mit einem Tinten-
strahldrucker werden Zellsuspen-
sionen auf rosa schimmernde Hy-
drogel-Pads ge- druckt.
T E C H N I K
prothesen mikrometergenau aufge- baut werden. Als Werkstoffe kom- men dafür sowohl synthetische Po- lymere als auch Protein infrage.
Mit dem „Laser Induced Forward Transfer“-Verfahren verfügt das ILT sogar über eine Anlage, die biologische Substanzen oder gar einzelne lebende Zellen punktge- nau auf ein Trägermaterial setzen kann. Das System kann bei einer Auflösung von 10 bis 300 Mikro- metern bis zu 500 000 Punkte auf einer daumennagelgroßen Fläche auftragen. (Compamed: Fraun - hofer-ILT, Halle 8a/F34)
Kunststoffe sind ein rasant wach- sender Markt mit oft extrem kurzen Lebenszyklen und Produkten, die einem permanenten Innovations- druck unterworfen sind. Mit dem Werkzeug Licht scheint der Vielfalt von maßgeschneiderten Produkten aus Kunststoff keine Grenze mehr
gesetzt zu sein.
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Dr. rer. nat. Lisa Kempe
Das Deutsche Kupferinstitut (www.
kupferinstitut.com) demonstriert auf der diesjährigen Medica in ei- nem „Kupfer-Hospital“ praktische Anwendungsmöglichkeiten antimi- krobieller Kupferwerkstoffe. Diese reduzieren nachweislich das Infek- tionsrisiko auf hochfrequenten Kontaktflächen.
Gezeigt werden ein mit Kupfer- bauteilen ausgestattetes Kranken- zimmer, ein Patientenbad und ein Schwesternraum. Die Besonderheit der räumlichen Inszenierung er- möglicht dem Besucher ein Erleben von medizinisch-pflegerischen Ar- beitsabläufen und der damit einher- gehenden hochfrequenten Berüh- rung von Kontaktoberflächen. Ob Bettengriffe, Beistelltische, Infusi- onsständer, ob Sanitärarmaturen, Lichtschalter, Handläufe, Tür oder die PC-Tastatur und das Stethoskop – es gibt inzwischen vielfältige Möglichkeiten, eine antimikrobiell wirksame Kupfer-Ausstattung kos- teneffizient entsprechend der Ein- richtungsvorgaben in das Hygiene- konzept von Krankenhäusern zu in- tegrieren. (Halle 14/B03) EB Mit Kupferbautei-
len ausgestattete Zimmer am Rober- to del Rio Children’s Hospital in Chile
Foto: Deutsches Kupferinstitut Berufsverband
HYGIENE
