Implantat mit inneren Kanälen und Hohlräumen

Generativ gefertigtes Hüftimplantat

© Fraunhofer IWU
Das Laserstrahlschmelzen erlaubt die Fertigung von Implantaten mit inneren Funktionshohlräumen.

Endoprothesen sind Implantate, die geschädigte Körperteile wie bspw. verschlissene Gelenke oder defektes Knochenmaterial teilweise oder vollständig ersetzen und dauerhaft im menschlichen Körper verbleiben. Normalerweise werden sie spanend, umformend oder gießtechnisch gefertigt. Ihre geometrische Gestalt ist aber aufgrund der Zugänglichkeit für Werkzeuge oder Entformbarkeit beschränkt

Das generative Fertigungsverfahren Laserstrahlschmelzen, auch bekannt als metallischer 3D-Druck, ist eine neuartige Möglichkeit zur Herstellung von Endoprothesen. Auf Basis von 3D-CAD-Daten wird Metallpulver mithilfe eines Laserstrahls schichtweise lokal aufgeschmolzen. Medizinisch zugelassene und biokompatible Werkstoffe wie Reintitan, Titanlegierungen oder Kobalt-Chrom-Legierungen sind für dieses Verfahren geeignet. Da beim Laserstrahlschmelzen kein Werkzeug mehr benötigt wird, lassen sich für Implantate jetzt völlig neue Formen und Funktionen realisieren. Diese Möglichkeiten haben die Forscher des Fraunhofer IWU erkannt und ein Implantat mit integrierten funktionalen Kanälen und Hohlräumen entwickelt. Je nach Anforderungsprofil können diese beliebig gestaltet werden und ermöglichen darüber hinaus zusätzliche Funktionen im Implantat. So kann z. B. eine bessere Fixierung auch von zementfreien Endoprothesen erzielt werden, indem nach der Implantation Knochenzement bzw. bioresorbierbarer Füllstoff gezielt eingebracht wird. Auch Jahre nach der Implantation kann dadurch einer Lockerung entgegengewirkt oder diese behandelt werden.

Ein weiterer Mehrwert der Endoprothese mit Funktionshohlräumen ist die Möglichkeit der postoperativen medikamentösen Behandlung des Patienten. Dabei wird die stetige, gleichmäßige Abgabe von Medikamenten aus einem Hohlraum im Inneren des Implantats, dem sogenannten Medikamentendepot, über definierte Kanäle an das umliegende körpereigene Knochen- und Weichgewebe ermöglicht. Das trägt nicht nur zur Wundheilung und Schmerzlinderung bei, sondern beugt auch Infektionen vor. Die Technologie ist sowohl für eine direkte Fertigung von individuellen Implantaten als auch für die Serienfertigung von standardisierten Implantaten geeignet.