Bioprinting: Unter Bioprinting versteht man den 3-D-Druck von lebendigem Gewebe. Als Ausgangsmaterial dienen zuvor angezüchtete Zellen. Für eine 3-D-Struktur benötigen die Zellen ein Gerüst. Dieses Gerüst ist die Biotinte und besteht meist aus einem Hydrogel (z. B. Gelatine, Alginat). Die 3-D-Gewebsstruktur kann per CAD-Programm geplant werden. Danach wird die gewünschte Struktur mit feinen Nadeln und einem Biotinten-Zellgemisch Schicht für Schicht aufgebaut. 

Die Biotinte verfestigt sich nach dem Druckprozess und sorgt für die dreidimensionale Stabilität. Anwendung findet Bioprinting zurzeit bei der Entwicklung neuer Arzneimittel. Hier können Wirkung und Toxizität von Medikamenten viel „lebensnäher“ an unterschiedlichen Geweben getestet werden, wodurch sich zukünftig die Zahl an Tierversuchen reduzieren könnte. Ein großes Ziel des Bioprintings ist der Druck von ganzen und funktionellen Organen. Hier steht die Wissenschaft noch vor einer Herausforderung, da es zurzeit noch nicht möglich ist, Organe mit den dazugehörigen Blutgefäßen zu drucken. Dennoch birgt diese Form des Gewebedrucks enormes Potenzial und könnte die Art und Weise, wie wir Erkrankungen behandeln, in naher Zukunft revolutionieren. 

ANWENDUNGSGEBIETE DES 3-D-DRUCKS IN DER VETERINÄRMEDIZIN?

In der Humanmedizin werden 3-D-Drucker zur Planung chirurgischer Eingriffe bereits seit längerer Zeit verwendet. Studien zeigen, dass die Verwendung von 3-D-Modellen zu einer kürzeren OP-Dauer und auch einer geringeren Komplikationsrate führt.

Auch in der Veterinärmedizin kommen 3-D-Drucker in den letzten Jahren verstärkt zur Anwendung. Neben den vielen Möglichkeiten, 3-D-Modelle im Bereich der Lehre einzusetzen, werden 3-D-Modelle vor allem zur Planung von Operationen im Bereich der Neurochirurgie, Orthopädie und Kieferchirurgie eingesetzt. In der Orthopädie kommen 3-D-Modelle vor allem bei der Planung und Durchführung von komplexen Korrekturosteotomien zum Einsatz. Anhand der Modelle können Operationen genau geplant und Implantate bereits vor dem Eingriff angepasst werden. Je nach verwendetem Material kann das Modell dann autoklaviert werden und während der Operation als Vorlage/Vergleich dienen. 

3-D-GEDRUCKTE BOHR- UND SÄGEHILFEN

Eine Weiterentwicklung der 3-D-Technologie ist, mithilfe von CAD-Programmen Operationen virtuell zu planen und maßgeschneiderte Säge- und Bohrhilfen zu drucken. Diese 3-D-gedruckten Bohrhilfen sind vor allem bei Eingriffen hilfreich, bei denen nur ein sehr geringer „Safe Corridor“ besteht (zum Beispiel Stabilisierung atlantoaxiale Instabilität, Fissur der Humeruskondylen).

RENTIERT SICH EIN 3-D-DRUCKER FÜR DIE TIERÄRZTLICHE PRAXIS?

FDA-Drucker sind bereits für kleines Geld zu haben und können in Praxen mit einem höheren Orthopädieanteil durchaus hilfreich sein. Auch das Filament ist günstig zu erwerben. Boursier et al. (2018) zeigte, dass sich Knochen, die mit Polymilchsäuren (PLA) gedruckt wurden, beim Autoklavieren nur minimal verändern. Eine Alternative ist, bei komplizierten Fällen die CT-Daten an eine Firma zu schicken, die das 3-D-Modell ausdruckt.

LITERATURNACHWEISE

Cone, J. A., Martin, T. M., Marcellin-Little, D. J., Harrysson, O. L. A. & Griffith, E. H. (2017). Accuracy and repeatability of long-bone replicas of small animals fabricated by use of low-end and high-end commercial three-dimensional printers. American Journal of Veterinary Research, 78 (8), 900–905. 

Boursier, J.-F., Fournet, A., Bassanino, J., Manassero, M., Bedu, A.-S. & Leperlier, D. (2018). Reproducibility, Accuracy and Effect of Autoclave Sterilization on a Thermoplastic Three-Dimensional Model Printed by a Desktop Fused Deposition Modelling Three-Dimensional Printer. Veterinary and Comparative Orthopaedics and Traumatology, 31 (06), 422–430. 

Hoang, D., Perrault, D., Stevanovic, M. & Ghiassi, A. (2016). Surgical applications of three-dimensional printing: a review of the current literature & how to get started. Annals of Translational Medicine, 4 (23), 456–456. 

Gorham, D. M. Q. & Khan M. J. (2016). Thinking Outside of the Box: The Potential of 3D Printing in Veterinary Medicine. Journal of Veterinary Science & Technology, 7 (5), 1–4. doi.org/10.4172/2157-7579.1000360