Revolutionäre Ultraschalltechnologie ermöglicht das Drucken von Implantaten direkt im menschlichen Körper
Wenn Implantate in flüssiger Form in den Körper injiziert und dann vor Ort verfestigt werden könnten, wären die Operationen weniger invasiv. Die neue 3D-Drucktechnik ermöglicht die Herstellung von Implantaten im Körper mit biokompatibler Tinte, die durch Ultraschallwellen aktiviert wird. Das funktioniert so: Eine spezielle Tinte wird in die gewünschte Körperregion gespritzt, um das Implantat zu erzeugen, Ultraschallwellen aktivieren die Polymerisation im Körper, und dann wird die restliche Tinte mit einer Spritze entfernt. Dieser Ansatz könnte ein großes Potenzial im Bereich der Chirurgie und Therapie haben.
Es gibt zwei Hauptmethoden des 3D-Drucks. Die erste Methode beruht auf dem aufeinanderfolgenden Auftragen von Schichten aus zähflüssigem Material, das aushärtet, um dreidimensionale Objekte zu schaffen. Diese Methode ist die gängigste im 3D-Druck.
Bei der zweiten Methode, dem Volumendruck, wird ein lichtempfindliches geleeartiges Harz verwendet, das in einen Behälter gegeben wird. Durch die transparenten Seiten des Behälters werden Lichtstrahlen oder -muster projiziert, wodurch das Harz in den Bereichen, die dem Licht ausgesetzt sind, polymerisiert, während der Rest des Harzes gelartig bleibt. Durch Bewegen der Lichtquelle können Sie nach und nach ein komplexes dreidimensionales Objekt erzeugen.
Eine der Einschränkungen des Volumendrucks besteht darin, dass der Behälter und das Harz transparent sein müssen, um Licht durchzulassen. Die menschliche Haut und biologisches Gewebe sind jedoch nahezu undurchsichtig. Das bedeutet, dass das Licht nur bis zu einer geringen Tiefe, in der Regel einige Millimeter, in sie eindringt. Daher kann der Volumendruck vorerst nicht zur Herstellung von Implantaten im Körper verwendet werden.
Wissenschaftler der Duke University und der Harvard Medical School haben eine neue, auf Schall basierende Technik namens Deep Acoustic Volumetric Printing (DAVP) entwickelt.
Anstelle von lichtempfindlichem Harz wird hier eine biokompatible, mit Ultraschall behandelte “Tinte”, die so genannte Sono-Tinte, verwendet, die sich bei der Absorption der Ultraschallimpulse erwärmt und dann verfestigt.
Die zähflüssige Tinte kann in die gewünschte Körperregion injiziert werden, um ein Implantat zu erzeugen. Durch den gezielten Einsatz von Ultraschallwellen eines externen Schallkopfes können sie dann zur Polymerisation und Bildung im Körper angeregt werden. Nachdem das Implantat selbst polymerisiert ist und die gewünschte Form angenommen hat, kann die restliche Farbe mit einer Spritze aus dem Körper entfernt werden. Je nach Verwendungszweck kann die Sonotinte haltbar oder biologisch abbaubar sein und verschiedene Arten von biologischem Gewebe wie z. B. Knochen imitieren.
In Labortests haben die Wissenschaftler die DAVP-Technologie eingesetzt, um einen Teil des Ziegenherzens zu versiegeln (was zur Behandlung von nichtvalvulärem Vorhofflimmern erforderlich ist), einen Knochendefekt in einem Hühnerbein zu reparieren und Hydrogele herzustellen, die Chemotherapeutika im Lebergewebe verteilen können.
Die Möglichkeit, durch Gewebe hindurch zu drucken, eröffnet ein breites Spektrum an potenziellen Anwendungen in der Chirurgie und Therapie, die häufig invasive Verfahren erfordern.
