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Neues aus der Welt der Wissenschaft |
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Künstliche Knochen aus Metallpulver "gebacken" |
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| | | Deutsche Forscher haben ein Verfahren entwickelt, um die innere Struktur von Knochen nachzubilden. Die Herstellung eines menschlichen Kiefers, der dem Vorbild aus der Natur fast gleich ist, ist bereits gelungen. |
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Momentan ist das Verfahren noch in der Anfangsphase, doch diese Grundlage könnte für die Implantatherstellung in einigen Jahren wahrscheinlich einen großen Schritt nach vorne bedeuten, so die Wissenschaftler vom Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung (IFAM) in Bremen.
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Massiv, und dennoch porös
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Neu an dem Verfahren der Fraunhofer-Forscher ist, dass das Bauteil von außen und von innen aussieht wie ein Kiefer (siehe Bild oben). Das gefertigte Stück ist nämlich nicht massiv, sondern im Innern porös - genau wie der Knochen aus der Natur.
Dieser ist ideal gebaut: Er ist sehr stabil und trotzdem extrem leicht. An den Stellen, die stark belastet werden, ist der Knochen dementsprechend fest. An anderen Stellen weist er Hohlräume auf. Ein Computerprogramm simuliert diese optimale Verteilung.
"Die Strukturen werden dreidimensional eingerechnet", erklärt Robert Weitzel von der Firma Marcam Engineering, die die Software entwickelt hat. Auf Befehl wird das digitale Modell in 0,1 Millimeter dicke Schichten zerlegt.
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In den Backofen |
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Schicht für Schicht wird dann der Bauteil zusammengesetzt. Das geschieht in einer sogenannten Rapid-Prototyping-Maschine, einer Art Backofen für künstliche Knochen. Dafür wird feines Metallpulver verwendet, das durch einen Laser erhitzt wird.
"Die Stellen, die später fest sein sollen, werden mit einem Laser abgefahren. Dabei wird das Pulver so heiß, dass die Teile aneinander backen", beschreibt Burblies das Verfahren, das offiziell "sintern" heißt. Das restliche Pulver bleibt lose und wird einfach entfernt.
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Zerstörte Knochenteile ersetzen |
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Bei der Auswahl der Werkstoffe muss Andreas Burblies vom Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung allerdings einiges beachten: "Wir müssen aufpassen, dass die Materialien vom Körper nicht abgestoßen werden. Außerdem darf das Implantat ja nicht rosten."
Ein ganzes Kieferimplantat bei einem Menschen einzusetzen hält er momentan noch für utopisch. Denkbar ist aber, Kieferteile, die zum Beispiel durch einen Tumor zerstört wurden, durch die passgenau angefertigten künstlichen Knochen zu ersetzen.
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Zusammenarbeit auch mit Ärzten |
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Bis die Herstellung der künstlichen Knochen marktreif ist, werden aber noch mindestens fünf Jahre vergehen. "Wir arbeiten mit Implantatherstellern und Ärzten zusammen, um es so schnell wie möglich umzusetzen", sagt Burblies.
Viele Tests müssen noch gemacht werden bis ein Mensch ein solches Implantat bekommen kann. Auch in das Verfahren muss noch viel Arbeit investiert werden. "Wir stoßen auch immer an die Grenzen der Fertigungstechnik", sagte Burblies.
[science.ORF.at/APA/dpa, 22.8.08]
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Mehr zu künstlichen Körperteilen in science.ORF.at:
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01.01.2010 |
