04.07.2019

TU Wien erforscht Möglichkeit, Knochen per 3D-Druck herzustellen

Am Christian-Doppler-Labor an der Technischen Universität Wien loten Forscher die Möglichkeiten aus, Knochenersatz-Implantate per 3D-Druck herzustellen. Wir sprachen mit Stefan Baudis, Leiter des CD-Labors, über das Verfahren und über die Herausforderungen, die es noch zu lösen gilt.
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3D-Druck, Knochen, CD Labor, Stefan Baudis
(c) CD Labor - Johannes Stögerer und CD-Labor-Leiter Stefan Baudis (rechts) forschen nach Möglichkeiten um Knochen aus 3D-Druck herzustellen.

Health-Tech und die „Life Sciences“ haben in den letzten Jahren öfters Lösungen in der medizinischen Forschung aufgezeigt. Sei es ein bionischer Anzug oder eine Blutdruck-App, der Bereich schreitet rasant voran. Aktuell erforscht nun ein Team unter der Leitung von Stefan Baudis im neuen „CD-Labor für Fortschrittliche Polymere für Biomaterialien und den 3D-Druck“, wie man Knochen mittels 3D-Druck herstellen kann.

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Material für 3D-Druck gesucht

Der Grundgedanke dabei: Dem Patienten, dem durch Unfälle oder OPs Knochen im Gesicht, Kiefer und Schädel fehlen, selbige zu ersetzen. Die Schwierigkeit dabei ist, passende Materialien für den Aufbau von Knochen zu finden, die sich im 3D-Druck verarbeiten lassen. „Es gibt zwei Arten von Zellen“, erklärt Baudis im Gespräch mit dem brutkasten, „jene, die Knochen abbauen und jene, die sie aufbauen. Daher können Knochenbrüche ganz von selbst wieder verheilen.“ Die Idee daher: Ein Material zu entwickeln, das von Zellen besiedelt werden kann.

Knochengerüst innerhalb weniger Stunden

Baudis spricht in diesem Zusammenhang von einem Gerüst bzw. einer Gesamtstruktur für den Körper, die es körpereigenen Zellen erlaubt, das Material zu einem ganz normalen Knochen umzubauen. Ein beschädigtes Knochenstück ließe sich so mit modernen bildgebenden Verfahren präzise vermessen. Am Computer könnte man dann den gewünschten Knochenabschnitt genau auswählen, der 3D-Drucker würde dann innerhalb von einigen Stunden Schicht für Schicht ein Knochengerüst mit genau der richtigen Form erzeugen, das dann bei der Operation mit dem natürlichen Knochen verklebt wird.

„Implantat darf sich nicht abbauen, bevor Knochen aufgebaut ist“

Dabei gibt es jedoch noch einige Herausforderungen zu überwinden, wie der Experte weiter ausführt. Die Forscher wenden beim 3D-Druck das FDM-Verfarhen (Fused Deposition Modeling) an, bei dem ein Objekt schichtweise aufgebaut wird. Das künstlich hergestellte Knochengerüst muss sodann eine poröse Struktur haben, damit knochenaufbauende Körperzellen eindringen können und der Stofftransport funktioniert. Es muss fest, aber nicht zu spröde sein, damit es nicht sofort bricht und vom Körper in überschaubarer Zeit abgebaut werden kann. Und am Ende, wenn es durch natürlichen Knochen ersetzt wurde, soll vom Gerüst nichts mehr übrig bleiben. Außerdem sollen Partikel aus Calciumphosphat bereits im Gerüst eingebaut sein, die dann in das Knochenmaterial umgewandelt werden. „Das Implantat darf sich nicht abbauen, bevor der Körper den Knochen aufgebaut hat“, sagt Baudis.

Bioresorbierbare Keramik als Knochenersatz

Das Material muss zudem bei Raumtemperatur flüssig bleiben, bis es mit Licht der passenden Wellenlänge bestrahlt wird. Dadurch wird dann eine chemische Kettenreaktion ausgelöst, die das Material genau an den bestrahlten Stellen aushärtet (Stereolithografie). Zu diesem Zweck arbeiten die Forscher mit Lithoz, einem Technologieanbieter für 3D-Druck für Hochleistungskeramik und bioresorbierbare Keramiken,zusammen. Deren Materialien – Tricalciumphosphat und Hydroxylapatit – sind keramische Werkstoffe, die sich aufgrund ihrer osteokonduktiven und bioresorbierbaren Materialeigenschaften als Knochenersatzmaterial eignen.

„Noch in Kinderschuhen“

Zwecks klinischer Umsetzbarkeit des Vorhabens wird das Projekt von der Trauma Care Consult Traumatologische Forschung Gemeinnützige Gesellschaft (TCC) unterstützt. Und wie lange wird es dauern, bis der 3D-Druck-Knochenersatz weitläufig nutzbar wird? „Wir stecken noch in den Kinderschuhen und betreiben Grundlagenforschung“, sagt Baudis: „Das CD-Labor ist eine große Chance, an dessen Ende wir hoffen, ein Baukasten-System entwickelt zu haben, mit dem wir die Abbaugeschwindigkeit des Materials regulieren können.“


⇒ Christian Doppler Forschungsgesellschaft

 

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(c) StartUp Burgenland
(c) StartUp Burgenland

Die Gründungszahlen gingen in den meisten österreichischen Bundesländern laut aktuellem Austrian Startup Monitor zuletzt zurück oder stagnierten. Große Ausnahme ist ausgerechnet das Bundesland mit der geringsten Bevölkerungszahl: Gerade in den vergangenen Krisenjahren stieg die Zahl der Neugründungen im Burgenland um nicht weniger als 65 Prozent.

Heute sind es insgesamt rund 90 Startups – und diese weisen laut Monitor noch eine weitere Besonderheit auf: Das Burgenland ist auch österreichweiter Spitzenreiter bei Profitabilität. Mehr als 60 Prozent der Startups im östlichsten Bundesland sind demnach bereits profitabel oder haben den Break-even erreicht.

StartUp Burgenland: 50 Startups seit dem Start 2021

Doch wie kommt es zu dieser Dynamik entgegen des österreichweiten Trends? Der Gründergeist hat sich in den vergangenen Jahren nicht zufällig im Burgenland etabliert. „Es gab früher keine Anlaufstelle, kein strukturiertes Programm. Wer hier gründen wollte, ist nach Wien oder Graz ausgewichen – oder hat es alleine versucht“, sagt Michael Sedlak. Er ist Leiter von StartUp Burgenland, das genau diesen Umstand in den vergangenen Jahren geändert hat.

Die Zahlen sprechen dabei für sich. Seit dem Start 2021 gingen durch die Inkubator- und Accelerator-Programme mehr als 50 Startups. 70 Prozent davon schafften den Markteintritt und schufen damit 129 Arbeitsplätze. Sie kommen auf eine Gesamtkapitalisierung von 10,7 Millionen Euro. Und dieser Impact zeigt sich auch in der Zufriedenheit der Teilnehmer:innen: 95 Prozent der Alumni empfehlen die Programme von StartUp Burgenland weiter.

CRANii: über Ärtztepraxen zu den Patient:innen

Eine der aktuellen Teilnehmer:innen ist Christiane Hofer-Marbet. Sie hat mit ihrer Schwester Katharina Koller-Hofer das Startup CRANii gegründet. Das app-gestützte Therapiekonzept für Kopf- und Kieferbeschwerden, vor allem die kraniomandibuläre Dysfunktion (CMD), bietet Patient:innen strukturierte Kieferphysiotherapie für zuhause. „Für die Patienten ist es oftmals schwierig, Therapieplätze zu finden, weil es zu wenige Spezialisten in dem Bereich gibt und es natürlich auch eine Kostenfrage ist. Wir haben eine Software entwickelt, bei der die Patienten an die Hand genommen werden, um zu Hause die Übungen gemeinsam mit uns zu machen“, erklärt Hofer-Marbet gegenüber brutkasten.

(v.l.) Die Therapeutinnen und Schwestern Christiane Hofer-Marbet und Katharina Koller-Hofer haben CRANii gegründet | (c) CRANii

Gerade erst vor wenigen Wochen gelauncht, führt der Weg zu den Patient:innen für CRANii über einen B2B2C-Ansatz, konkret über die Kooperation mit Ärztepraxen und Reha-Kliniken. „Momentan bedienen wir Reha-Kliniken, Zahnarztpraxen und HNO-Praxen österreichweit und weiten nun auf die Orthopädie und Neurologie aus.“ Dabei strecke man schon jetzt in der Launch-Phase die Fühler im gesamten DACH-Raum aus und führe etwa bereits Gespräche in der Schweiz.

„Wir sind Therapeutinnen und hatten von BWL am Anfang null Ahnung“

Nicht nur bei der Entwicklung dieser Go-to-Market-Strategie holte sich CRANii Unterstützung von StartUp Burgenland. „Ich glaube, ohne die Hilfe wären wir nicht da, wo wir heute stehen“, sagt Hofer-Marbet. „Wir kommen eigentlich nicht von der unternehmerischen Seite. Wir sind Physiotherapeutinnen und hatten von BWL am Anfang null Ahnung“, so die Gründerin. „Seit wir dabei sind, ist es krass: Unser Coach Felix Lenhard geht den Business-Plan Schritt für Schritt mit uns durch, wir sind in Coachings mit Silicon-Valley-Investoren und haben es jetzt drauf, auf Deutsch und auf Englisch aus dem Stegreif zu pitchen.“

Man habe angetrieben durch den zweiten Coach, Michael Sedlak, auch an Messen und Kongressen teilgenommen, man schätze die Struktur des Programms und: „Das Netzwerk, das uns an die Hand gegeben wird, ist einfach gigantisch“, so Hofer-Marbet.

„Die meisten Leute wollen etwas von dir, wenn sie dir so ein Netzwerk vermitteln.“

Diesen Aspekt betont auch Edris Paknehad: „Felix [Anm. Lenhard], Michael [Anm. Sedlak] und Raphaela [Anm. Graf] haben mir in Eins-zu-Eins-Betreuung überall geholfen, wo ich nicht weitergekommen bin, und wenn sie es selbst nicht wussten, haben sie immer Leute gefunden, die mir helfen konnten. Die meisten Leute wollen etwas von dir, wenn sie dir so ein Netzwerk vermitteln. Sie nicht.“

Edris Paknehad | (c) PAK Immo

Mit seinem E-Learning-Startup PAK Immo hat Paknehad bereits das Accelerator-Programm von StartUp Burgenland durchlaufen. Das Unternehmen hat mit seiner E-Learning-Plattform für die Befähigungsprüfung zum Baumeister eine Nische gefunden, die es erfolgreich besetzt. „Die Baubranche in Österreich ist extrem altmodisch. Man redet die ganze Zeit von Digitalisierung, etwa mit BIM [Anm. Building Information Modeling], aber was die Bildung angeht, ist alles sehr veraltet“, erklärt der Gründer.

PAK Immo: effizient genutzte Fahrzeit

So habe man für besagte Befähigungsprüfung bislang einen Kurs in Präsenz belegen müssen, der zwischen 15.000 und 18.000 Euro kostet. „Dabei ist man in dem Beruf zeitlich extrem eingeschränkt. Wenn man auch noch eine Familie hat, kann man sich unmöglich drei- oder viermal in der Woche in einen Kurs setzen. Das war auch bei mir damals der Fall. Ich habe viel Geld bezahlt und 70, 80 Prozent des Vorbereitungskurses verpasst. Ich dachte mir: Das muss besser gehen!“ PAK Immo biete mit seinen Kursen nicht nur einen um mehrere Tausend Euro günstigeren Preis. „Bei uns kann man die Inhalte anhören, wie einen Podcast. Ich sitze etwa auch heute vier Stunden im Auto, weil die Baustelle zwei Stunden Autofahrt entfernt ist. Das ist bezahlte Arbeitszeit und man kann sie gleichzeitig nutzen, um zu lernen“, so Paknehad.

Auch er bekam von StartUp Burgenland nicht nur Coachings, Netzwerk und Sichtbarkeit, sondern auch Unterstützung bei sehr konkreten Tasks, erzählt der Gründer: „Was mir besonders geholfen hat: Ich hatte am Anfang kein eigenes CRM-System. Hier wurde mir geholfen, eines aufzubauen – davor war das eher ein Chaos.“

„Du brauchst kein Silicon Valley. Du brauchst ein funktionierendes Ökosystem.“

Auch Paknehad betont die Struktur des Programms, die besonders am Anfang geholfen hat. Seitens StartUp Burgenland hat man diese zuletzt übrigens noch stärker individualisiert. Seit diesem Jahr gibt es keinen Batch-Betrieb und keinen fixen Zeitrahmen mehr, dafür zu 100 Prozent individuelle Begleitung. „Dein Fahrplan, dein Tempo“, fasst Michael Sedlak zusammen. Und er verrät das Erfolgsrezept des Programms: „Du brauchst kein Silicon Valley. Du brauchst ein funktionierendes Ökosystem. Und das gibt es im Burgenland.“

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