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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Sobbatical-Founder Axel Menzel (c) Sobbatical

Egal ob ein Jugendzentrum in Estland, ein Sportclub in Bordeaux oder ein Eselheim auf Korfu, Freiwilligenarbeit kann vielfältig sein und wird vor allem eines: gebraucht. Laut Statistik Austria engagieren sich in Österreich knapp 50 Prozent aller Personen, die älter als 15 Jahre sind, in der Freiwilligenarbeit. Um die Arbeit vor allem international zu erleichtern, gibt es Plattformen, die vernetzen und dafür Geld verlangen. „Das ist eine milliardenschwere Industrie und das finde ich ganz, ganz schrecklich“, sagt Sobbatical-Founder Axel Menzel im brutkasten-Gespräch. Der gebürtige Deutsche möchte mit seiner Plattform Menschen kostenfrei zur Freiwilligenarbeit vermitteln. Dabei kommt Menzel aus einem ganz anderen Bereich.

„The sky was the limit“

Jede:r hat wohl noch den März 2020 im Kopf, als der damalige Bundeskanzler Sebastian Kurz den ersten Lockdown verkündete. Genau in dieser Zeit begann Menzel als Personalleiter bei Lieferando. „Essenslieferungen waren dann so eine Branche, die das Leben und vor allem die Gastronomie irgendwie noch in Gang gehalten haben“, erklärt der Wahl-Wiener und ergänzt: „The Sky was the limit. Wir haben mehrere Hundert Personen pro Monat eingestellt.“

Nach Covid ging es in die andere Richtung. „Dann hieß es Abbau“, sagt er. Schlussendlich wurde er als letzte Person seiner Abteilung 2025 gekündigt. Nach Jahren der Skalierung und eines darauffolgenden massiven Abbaus stellte sich für Menzel die Sinnfrage: „Warum das Ganze? Was bringt uns das als Gesellschaft?“ So kam er auf die Idee, Sobbatical zu gründen.

Das ist eine milliardenschwere Industrie. Und das finde ich ganz, ganz schrecklich.

Axel Menzel, CEO von Sobbatical

Freiwilligenarbeit zugänglich und leistbar machen

Menzels Idee der Vermittlung von Freiwilligenarbeit ist nicht neu. Was ihn aber von bisherigen Plattformen unterscheidet: Sein Dienst ist grundsätzlich kostenfrei. „Ich verdiene mit der Vermittlung und mit dem Angebot von Freiwilligenarbeit kein Geld. Sie soll zugänglich für alle und damit auch leistbar sein“, erklärt er. Auch eine Listung der Non-Profit-Organisationen auf der Plattform sei kostenlos. Insgesamt ist Sobbatical neben Deutschland und Österreich in 21 europäischen Ländern aktiv und versteht sich daher als internationaler Vermittler.

Er beschreibt seine Plattform als einen „One-Stop-Shop“ über Ländergrenzen hinweg. Von Unterkunfts- über Reise- bis zu Versicherungsfragen unterstütze Sobbatical die Voluntär:innen. „Wir arbeiten mit Servicepartnern wie z. B. einem Versicherungsbroker, mit einer Plattform für Unterkünfte und einer für Reisen zusammen“, erklärt Menzel.

Profitabel durch „Sobi“ und Corporate Volunteering

Sein Unternehmen möchte er mit einem KI-Assistenten rentabel gestalten. „Sobi“ kostet 59 Euro im Jahr und soll bei der Planung und Organisation der Freiwilligenarbeit helfen. „Du hast dann jemanden, der dich bei deinem ersten Gedanken wie z. B. ‚Was gibt es für mich denn Passendes?‘ über die konkrete Vorbereitung und darüber hinaus unterstützt“, erklärt Menzel.

Zudem möchte Sobbatical ab nächstem Jahr auch mit Unternehmen Umsatz generieren. Eine Zusammenarbeit mit der Wirtschaftsuniversität Wien soll die Wirkungsmessung von Corporate Volunteering digitalisieren und so die Messung des Social Return on Investment vereinfachen.

„Wir wollen messbar machen, welche gesellschaftliche Wirkung der ehrenamtliche Einsatz einer Belegschaft hat“, erklärt Menzel und nennt ein fiktives Beispiel: „Angenommen, ein Unternehmen stellt eine Mitarbeiterin für ein paar Tage für Freiwilligenarbeit frei, und das kostet 1.000 Euro. Dann soll man über uns sehen können, dass dieser Einsatz zum Beispiel einen gesellschaftlichen Mehrwert von 8.000 Euro geschaffen hat.“ Letzteres wird eben Social Return on Investment genannt.

Marktstart noch 2026 geplant

Die Webseite läuft bereits, die App befindet sich noch in der Beta-Version. Man kann sich als Testnutzer registrieren, der KI-Assistent funktioniert jedoch noch nicht. Menzel möchte aber sowohl die fertige Website als auch den digitalen Assistenten noch in diesem Quartal launchen. „Der virtuelle Assistent existiert schon, wir testen ihn gerade intensiv. Er soll erst dann für alle verfügbar sein, wenn er wirklich verlässlich weiterhilft“, erklärt er.

Sobbatical versucht, „das Maß an personenbezogenen Daten auf einem Minimum zu halten.“ Gespeichert würde nur, was für Vermittlung und Vorbereitung notwendig ist, wie etwa Staatsbürgerschaft oder Wohnland, um Einreisebestimmungen prüfen zu können. Die meisten personenbezogenen Daten würden direkt zwischen Non-Profit-Organisation und Volunteer ausgetauscht werden. 

Solange wie möglich „kein Venture Capital“

Sobbatical ist gebootstrappt und das soll sich auch in naher Zukunft nicht ändern. „Ich möchte kein Venture Capital aufnehmen, solange es möglich ist“, sagt Menzel, der aber auch einsieht, dass er für die weitere Entwicklung seiner Plattform noch mehr finanzielle Mittel benötigt. „Gerade, wenn es um die Entwicklung des Corporate-Volunteering-Angebots geht“, sagt Menzel. Daher sei er gerade auf der Suche nach passenden Förderungen.

Das für Startups wie Sobbatical übliche „Verified Social Enterprise-Label“ hat Menzel noch nicht angefragt. Im Individual Volunteering sieht er bislang keinen großen Mehrwert des Labels, weil viele Einzelpersonen von außerhalb Österreichs und sogar außerhalb Europas kommen würden. „Das Label ist vor allem hierzulande bekannt“, erklärt er. Da sich Sobbatical aber verstärkt im B2B-Bereich aufstellen möchte, „ist es in Zukunft eine Überlegung.“

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