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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Fahne der Europäischen Union
Foto: Adobe Stock

Jede:r kennt wohl die Situation: Man bezahlt für ein Abo, das man nie bewusst abgeschlossen hat. Aus einer kostenlosen Testversion rutscht man still und leise in ein kostenpflichtiges Abo. Das soll in Zukunft nicht mehr passieren können. Heute hat die EU-Kommission einen Vorschlag für ein Gesetz über digitale Fairness vorgelegt. De facto handelt es sich um eine Aktualisierung der EU-Verbraucherschutzvorschriften. Man wolle damit sicherstellen, dass Verbraucher:innen „in der EU online das gleiche hohe Schutzniveau genießen wie offline“. Die Werbebranche sieht in dem Vorschlag vor allem neue Rechtsunsicherheiten.

Die wichtigsten Neuerungen

Verboten werde sollen etwa manipulative Marketingtaktiken, sogenannte „Dark Patterns“. Darunter fallen gefälschte Behauptungen, die Kund:innen dazu bewegen, ein Produkt zu kaufen, das sie sonst nicht gekauft hätten. EU-Bürger:innen werden durch Behauptungen wie „Ein Produkt sei schnell ausverkauft“ dazu bewogen. Neben gratis Testversionen wie Trail-Modelle, die sich nicht automatisch in kostenpflichtige Versionen verwandeln dürfen, müssen Abonnements auch einfach zu kündigen sein.

Die EU-Kommission fordert zudem eine transparente Preisgestaltung, insbesondere bei Käufen mit virtuellen In-App-Währungen und bei dynamischen Preisen für Kultur- und Sportveranstaltungen. In virtuellen Warteschlangen wären Unternehmen verpflichtet, den aktuellen Preis in Echtzeit und den höchstmöglichen Preis anzuzeigen. Außerdem sollen unfaire personalisierte Anzeigen und Preise, die sich an Minderjährige richten, eingeschränkt werden.

Ersparnis von jährlich bis zu 13,7 Mrd. Euro

Parallel zum Gesetz über digitale Fairness schlägt die Kommission eine Überarbeitung der Verordnung über die Zusammenarbeit im Verbraucherschutz vor, mit der der Kommission mehr Befugnisse zur direkten Untersuchung und Verhängung von Geldbußen in Großfällen übertragen würden.

In Brüssel erwarte man einen faireren Wettbewerb, „damit Unternehmen mit Vertrauen wachsen und innovativ sein können“. Außerdem will man, dass Verbraucher:innen durch die Überarbeitungen besser geschützt und fairer behandelt werden. EU-Bürger:innen sollen insgesamt bis zu 13,7 Milliarden Euro pro Jahr sparen.

„Fairness entsteht nicht durch eine weitere Schicht an Vorschriften“

Die Werbebranche sieht das anders: „Niemand in unserer Branche stellt infrage, dass Konsument:innen online fair behandelt werden müssen. Aber Fairness entsteht nicht durch eine weitere Schicht an Vorschriften, sondern durch die konsequente Durchsetzung der bestehenden Regeln“, sagt Hannes Wurzwallner, Präsident des iab austria.

Viele der diskutierten Maßnahmen seien bereits im EU-Recht, wie in der DSGVO oder der UGP-Richtlinie, geregelt. Die Vertretung der Digitalwirtschaft betont in einer Aussendung, dass „überschneidende Regelungen aus Sicht des iab austria zu Rechtsunsicherheit, unterschiedlichen Auslegungen in den Mitgliedstaaten und zusätzlichen Belastungen insbesondere für kleine und mittlere Unternehmen führen könnten“ und spricht sich dafür aus, „bestehende Regeln zu evaluieren, bevor neue entstehen“. Bezüglich der „Dark Patterns“ müsse berücksichtigt werden, dass die Bewertung von Interface-Design vom jeweiligen Kontext abhänge.

Deutscher Startup-Verband warnt vor Mehrbelastung 

„Grundsätzlich sind wir für eine Harmonisierung der Regelungen. Es sollten aber die Auswirkungen auf Startups und Scaleups bedacht werden. Sie sind schließlich die, die Innovation in Europa vorantreiben“, sagt AustrianStartups-CEO Hannah Wundsam auf brutkasten-Anfrage. In Deutschland unterstützt man „das Ziel, Verbraucher:innen vor unfairen Praktiken zu schützen, und begrüßt einheitliche Regeln in der EU“, wie der deutsche Startupverband heute mitteilte.

Er warnt jedoch vor einer Mehrbelastung für Startups und Scaleups. “Der Digital Fairness Act darf das Skalieren in Europa nicht verteuern. Startups und Scaleups brauchen Regeln, die Verbraucher schützen und Wachstum zulassen”, kommentiert Christoph J. Stresing, Geschäftsführer des Startup-Verbands. Die laufenden Kosten für Unternehmen werden laut Kommission auf 678 Millionen bis 1,2 Milliarden Euro im Jahr beziffert, wie der Startupverband mitteilte.

Bei Startups for Europe wolle man die europäischen Startup-Organisationen zu dem Thema aufeinander abstimmen. „Im ersten Schritt möchten wir einen paneuropäischen Gesichtspunkt beschließen und vertreten“ sagt Wundsam, die auch im Vorstandsmitglied bei Startups for Europe ist.

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