INKplant: Die Zukunft der regenerativen Medizin liegt im 3D-Druck

(07.04.2021)

19 Partner - Universitäten, Forschungseinrichtungen, KMU, multinationale Konzerne und Krankenhäuser arbeiten in dem mit  sechs Millionen Euro von der EU geförderten Projekt INKplant zusammen. Das multidisziplinäre Team arbeitet daran, durch die Kombination verschiedener Biomaterialien und 3D-Drucktechnologien neue Lösungen für die Herstellung biomimetischer Implantate zu finden.

Die Überalterung der Bevölkerung ist eine der großen Herausforderungen Europas im 21. Jahrhundert. Bis zum Jahr 2024 werden voraussichtlich 22 Prozent der Europäer älter als 65 Jahre sein. Patienten, die unter chronischen Gelenksschäden oder Defekten im Mund- und Kieferbereich leiden, haben eine stark eingeschränkte Lebensqualität und sind dauerhaft auf medizinische Versorgung angewiesen. Die Covid-19-Krise hat gezeigt, welche dramatischen Auswirkungen chronisch überfüllte Krankenhäuser und große Kohorte von pflegebedürftigen Risikopatienten haben können. Wissenschaft und Technik müssen daher gemeinsam daran arbeiten, dass längeres Leben mit gesundem Leben einher gehen kann. Das Projekt INKplant, das von der Europäischen Union mit H2020-Mitteln gefördert wird, stellt sich dieser Herausforderung.

Das ambitionierte Projekt ist mit einem Budget von 6 Millionen Euro ausgestattet. Im Kern geht es um die Entwicklung patientenspezifischer Implantate durch die Kombination unterschiedlicher Biomaterialien und modernster Technologien. Hochauflösende additive Fertigungstechnologien (lithografische Keramikherstellung und 3D-Multimaterial-Inkjetdruck) sowie neue Auswertungsverfahren sollen individuell angepasste, maßgeschneiderte Implantate für Patienten ermöglichen.

Copyright: INKplant / Stratasys

Kürzere Rehabilitationszeiten und geringere Gesundheitskosten 

Die höhere Biokompatibilität der Materialien und die im Forschungsprojekt skizierten Methoden sollen sowohl die Invasivität chirurgischer Eingriffe verringern, als auch Komplikationen, die bei der Verwendung von herkömmlichen Prothesenkomponenten entstehen, reduzieren. Daraus resultiert eine enorme Verbesserung der Lebensqualität der betroffenen Patienten.

INKplant wird neue Lösungen für die dringlichsten medizinischen Probleme im europäischen Gesundheitswesen bieten. Die Projektpartner werden an vier verschiedenen Anwendungsbeispielen arbeiten: Defekte des Meniskus, osteochondrale Defekte, Gaumendefekte und patientenspezifische Implantate für die zahnmedizinische und orale Rehabilitation.

Um das Leiden von Patienten mit Gelenkdefekten zu lindern, wird INKplant Meniskusimplantate und Implantate für die Reperatur von osteochondralen Defekten im Knie entwickeln. Damit soll ein totaler Gelenkersatz vermieden werden.

Für Defekte im Mund- und Kieferbereich, die durch häufig auftretende Geburtsanomalien oder als Folge von Krankheiten wie Krebs entstehen, wird INKplant Implantate zur Behandlung von Gaumendefekten entwickeln. Das gilt auch für Fälle, in denen bei einem unzureichenden Knochenangebot weder herkömmlicher Zahnersatz noch herkömmliche Zahnimplantate eine praktikable Behandlungsmöglichkeit darstellen.

 

Personalisierte regenerative Therapien für die ganze Gesellschaft

Derzeit werden medizinische Implantate zur Gewebereparatur hauptsächlich in Standardgrößen und -formen aus anorganischen, nicht resorbierbaren Materialien hergestellt. Im Gegensatz zu diesen aktuellen Implantaten und künstlichen Prothesen, die vom Körper als Fremdmaterial wahrgenommen werden, wird INKplant die Herstellung von individuell angepassten Implantaten mit verbesserter biomechanischer Leistung und Biokompatibilität ermöglichen. Damit soll nicht nur das Leid der Patienten gelindert werden. Mit der Methode wird auch die Regeneration des geschädigten Gewebes im Körper beschleunigt. 

Durch das Erreichen der Schwellenwerte für Komplexität und Detailgenauigkeit bei der Materialherstellung und mit hoher Präzision und Produktionskapazität berücksichtigt INKplant die Komplexität der Regeneration von verschiedenen Gewebsarten im Körper. Darüber hinaus wird das Projekt individualisierte, geschlechtsspezifische Behandlungen für herausfordernde medizinische Probleme als Massenproduktion ermöglichen. Mit diesen Beiträgen zielt INKplant darauf ab, die Kosten im Gesundheitswesen und die Dauer der Rehabilitation zu reduzieren.

Ermöglicht wird dies durch das im Projekt entwickelte hybride additive Druckverfahren. Die Implantate sind Materialien, die das biologische und mechanische Verhalten des Weich- und Hartgewebes nachahmen.

 

Ein hervorragendes Team, das die Position der EU im Bereich der 3D-Biofabrikation stärkt

Das Projekt wird durch das österreichische Forschungsunternehmen PROFACTOR koordiniert. 19 Partner aus sieben Ländern arbeiten zusammen, um einigen der größten Probleme für eine verringerte Lebensqualität im Alter zu begegnen: Dazu gehören eine eingeschränkte Mobilität aufgrund von Gelenkproblemen und eine eingeschränkte Kaufunktion und Artikulationsfähigkeit durch schlecht sitzende Prothesen. Die anspruchsvollen Herausforderungen von INKplant werden aus einer multidisziplinären Perspektive angegangen, wobei das internationale INKplant-Team nach Spitzenleistungen in Sachen Innovation und modernster Technologie und Wissenschaft strebt. 

Das Konsortium umfasst Experten aus den Bereichen Tissue Engineering, Biomaterialien, 3D-Druck, Standardisierung und Bioethik und schließt Weltmarktführer aus additiver Fertigung, wie die Unternehmen Lithoz und Stratasys ebenso ein wie vier Universitätskliniken. Zwei davon gehören zu den größten in Europa gehören (Charité Berlin und AKH Wien).
INKplant verbindet Medizin und Technik und behandelt Querschnittsthemen wie Standardisierung und ethische Aspekte. Nur mit dieser integrativen Vision einer regenerativen und personalisierten Medizin ist es möglich, in der Gesellschaft etwas zu bewirken.