Motivation
Implantate (Endoprothesen) ersetzen geschädigte Körperteile wie beispielsweise verschlissene Gelenke oder defektes Knochenmaterial teilweise oder vollständig und verbleiben dauerhaft im Inneren des menschlichen Körpers. Eine innovative Möglichkeit zur Herstellung von Endoprothesen bietet das generative Fertigungsverfahren Laserstrahlschmelzen, auch bekannt als metallischer 3D-Druck oder SLM-Verfahren. Dabei wird das Implantat auf Basis von 3D-CAD-Daten durch schichtweises, lokales Aufschmelzen von Metallpulver mittels Laserstrahl hergestellt.
MUGETO® Implantat mit inneren Funktionshohlräumen. ©Fraunhofer IWU.
Für dieses Fertigungsverfahren stehen verschiedene medizinisch zugelassene und biokompatible Werkstoffe zur Auswahl. Dazu zählen Reintitan, Titanlegierungen oder Kobalt-Chrom-Legierungen. Aufgrund der werkzeuglosen, generierenden Fertigung beim Strahlschmelzen können die Prothesen nahezu beliebig geformt werden. Somit lassen sich für Implantate völlig neue Formen und Funktionen fertigungstechnisch herstellen. Die Laserstrahlschmelztechnologie ermöglicht sowohl eine direkte Fertigung von individuellen Implantaten auf Basis von Computertomographie- oder Magnetresonanztomographie-Daten als auch eine Serienfertigung (Rapid Manufacturing) von standardisierten Implantaten.
Innovation
Am Fraunhofer IWU wurde ein Implantat mit integrierten komplexen, funktionalen Kanälen und Hohlräumen entwickelt, die nach dem jeweiligen Anforderungsprofil beliebig gestaltet werden können. Diese Kanäle und Hohlräume ermöglichen zusätzliche Funktionen in Implantaten. So kann zum Beispiel eine bessere Fixierung auch von zementfreien Endoprothesen erzielt werden, in dem nach der Implantation Knochenzement bzw. bioresorbierbarem Füllstoff gezielt eingebracht werden. Auch Jahre nach der Implantation kann so einer Lockerung entgegengewirkt oder diese behandelt werden.
Ein weiterer Mehrwert der Endoprothese mit Funktionshohlräumen ist die Möglichkeit der postoperativen medikamentösen Behandlung des Patienten. Dabei wird die stetige, gleichmäßige Abgabe von Medikamenten aus einem Hohlraum im Inneren des Implantats (Medikamentendepot) über definierte Kanäle an das umliegende körpereigene Knochen- und Weichgewebe (Wunde) ermöglicht. Somit können unter anderem Wundheilung, das Einwachsen der Körperzellen in die Endoprothese, Schmerzlinderung sowie die Vorbeugung von Infektionen gezielt gefördert werden.
Partner
Mit der Innovation auf dem Gebiet der Implantatentwicklung sprechen wir insbesondere Ärzte aus den Fachrichtungen Chirurgie und Orthopädie sowie Implantat-Hersteller an. Implantate mit den innovativen Zusatzfunktionen sollen dazu beitragen, Patienten bei relevanten Diagnosen zeitnah besser versorgen zu können.