Wissenschaft im Trend: Luftröhrenimplantate aus dem 3D-Drucker retten drei Babys das Leben

Biologisch abbaubare Stützgerüste aus dem 3D-Drucker, die mithilfe des Lasersinterverfahrens entwickelt wurden, haben das Leben von drei kleinen Kindern gerettet, die an Tracheobronchomalazie leiden.

Tracheobronchomalazie (TBM) ist eine seltene Krankheit, die auftritt, wenn die Wände der Luftröhre zu schwach sind, was zu ihrer Verengung oder einem Kollaps führen kann. Das kann zu Nebeneffekten führen, etwa der Unfähigkeit Nahrung aufzunehmen, Lungenversagen und sogar Herzstillstand. Um drei sehr jungen TBM-Patienten in den Vereinigten Staaten zu helfen, ist es Forschern gelungen, im 3D-Drucker zu druckende, schienende Stützgerüste zu entwerfen und einzusetzen. Diese Implantate sollten die Luftwege öffnen und tödliche Nebenfolgen verhindern. Der erste Fall kam bereits 2012 in die Schlagzeilen, jedoch wurde das Vorgehen erst in der vergangenen Woche in einer Studie in der Zeitschrift Science Translational Medicine dokumentiert.

Dem MIT Technology Review zufolge waren die drei kleinen Jungen vor dem Eingriff bereits dem Tod nahe. Sie waren an Beatmungsgeräte angeschlossen und die Prozedur war der letzte Versuch der Ärzte der Universität Michigan, ihr Leben zu retten.

Die Forscher begannen bei jedem der Babys mit CT-Scans, um die genaue Größe und Form ihrer Trachea zu bestimmen. Dem Magazin Science zufolge wurden diese Bilder in ein Computermodell integriert, um hohle, röhrenartige Kunststoffgerüste zu entwerfen. Anschließend wurden die Stützgerüste mithilfe einer 3D-Drucktechnologie, dem sogenannten Lasersinterverfahren, angefertigt, bei dem ein Laser Kunststoffpartikel in Pulverform schichtweise zusammenschmilzt, um eine dreidimensionale Struktur aufzubauen. Science bemerkt: „Die Stützgerüste mussten nicht nur flexibel sein, damit die Luftröhre sich bewegen kann, sondern sie mussten sich auch mit der Zeit ausdehnen können, damit sie mit der Luftröhre des jeweiligen Kindes mitwachsen. Sie wurden aus Polycaprolacton hergestellt, einem Polymer, das sich nach 3 bis 4 Jahren auf natürliche Weise auflöst, wenn es mit Körperflüssigkeiten in Kontakt kommt.“ Die Implantate wurden um die beschädigte Luftröhre gelegt und festgenäht, um die Luftwege frei zu halten. Dadurch konnten die drei Kleinkinder vom Beatmungsgerät genommen werden und die Intensivpflege verlassen.

Aus den Abstracts der Studie geht hervor, dass die Kinder zum Zeitpunkt der Veröffentlichung keine lebensbedrohliche Atemwegserkrankung mehr aufwiesen und „die pulmonalen und extrapulmonalen Komplikationen ihrer TBM aufgehoben waren.“ Die Trachealschienen werden sich mit der Zeit auflösen und die Luftröhren dieser Jungen werden sich dann weit genug entwickelt haben, dass sie weiter wachsen und normal funktionieren werden.

Den Studienautoren zufolge steht diesem Verfahren eine breite Anwendung zur medizinischen Anfertigung von auf den Patienten abgestimmten dreidimensional gedruckten Vorrichtungen bevor, die sich im Laufe der Zeit durch das speziell konzipierte mechanische und den Abbau betreffende Verhalten an das Gewebewachstum anpassen.

Weitere Informationen sind abrufbar unter:
http://stm.sciencemag.org/content/7/285/285ra64

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