Ein bioresorbierbarer Atemwegsstent aus dem 3D-Drucker: Die Entwicklung eines maßgeschneiderten Stents könnte künftig die Behandlung von Verengungen der oberen Atemwege massiv vereinfachen.
Eine krankhafte oder verletzungsbedingte Verengung der Luftröhre oder der Hauptbronchien kann böse enden. Patienten bekommen zu wenig Luft, sie drohen zu ersticken und brauchen oft schnellstens medizinische Hilfe.
Um solche Verengungen zu beheben, setzen Chirurgen den Betroffenen Stents aus medizinisch verwendbarem Silikon oder Metall ein. Diese verschaffen den Patienten zwar rasch Besserung, doch die Implantate haben Nachteile: Metallstents müssen mit einigem Aufwand operativ entfernt werden, was den Patienten erneut belastet. Silikon-Stents wiederum wandern von der Stelle des Einsetzens weg. Der Grund dafür ist, dass die Implantate nicht an die Anatomie eines Patienten angepasst sind.
Ein ETH-Forschungsteam hat nun gemeinsam mit Forschern des Universitätsspitals und der Universität Zürich einen Atemwegsstent entwickelt; dieser ist auf einen Patienten zugeschnitten und bioresorbierbar, baut sich also nach dem Einpflanzen nach und nach ab. Hergestellt werden diese Stents mit einem 3D-Druckverfahren (Digital Light Processing, DLP) und eigens zu diesem Zweck angepassten, lichtempfindlichen Harzen.
Zuerst erstellen die Forscher eine Computertomografie eines spezifischen Abschnitts der Atemwege. Darauf basierend entwickeln sie ein digitales 3D-Modell des Stents. Die Daten werden an den DLP-Drucker weitergegeben, der den maßgeschneiderten Stent Schicht für Schicht herstellt.
Beim DLP-Verfahren wird eine Bauplattform in eine Wanne voller Harz getaucht. Die Plattform wird dann dem digitalen Modell entsprechend an den gewollten Stellen mit UV-Licht belichtet. Dort, wo Licht aufs Harz trifft, wird es hart. Die Plattform wird ein wenig gesenkt und die nächste Schicht belichtet. So entsteht das gewünschte Objekt Schicht für Schicht.
Bislang konnten mit der DLP-Technik und bioabbaubaren Materialien nur steife und spröde Objekte hergestellt werden. Die ETH-Forschenden entwickelten deshalb ein spezielles Harz, welches nach der Belichtung elastisch wird.
Die Tests an den Kaninchen, die die Forschungsgruppe von Daniel Franzen, Leitender Arzt an der Klinik für Pneumologie am Universitätsspital Zürich, zusammen mit Veterinärmedizinern durchführte, verliefen erfolgreich. Die Forscher konnten zeigen, dass die Implantate biokompatibel sind und dass sie nach sechs bis sieben Wochen vom Körper resorbiert werden. Zehn Wochen nach der Implantierung war der Stent auf Röntgenaufnahmen nicht mehr sichtbar. Zudem bewegten sich die eingesetzten Stents in der Regel nicht von der Stelle, an der sie eingepflanzt wurden.
„Diese vielversprechende Entwicklung eröffnet Aussichten für die rasche Herstellung von maßgeschneiderten medizinischen Implantaten und Hilfsmitteln, die sehr genau, elastisch und im Körper abbaubar sein müssen“, sagt Jean-Christophe Leroux. Weitere Forschung werde darauf konzentriert, das Einsetzen der Stents so schonend wie möglich zu gestalten.
Mehr Details findet ihr hier, der Text basiert auf einer Pressemitteilung der Eidgenössischen Technische Hochschule Zürich (ETH Zürich). Die Studie haben wir euch hier und im Text verlinkt.
Bildquelle: Kristína Krúžková, Unsplash