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Trinationale Forschungsinitiative: 3D-Druck Materialien für resorbierbare Knochenimplantate

Das Projekt TriMaBone umfasst Projektpartner aus dem trinationalen Umfeld der Oberrheinregion und soll unter Einbindung von Hochschulen, Universitäten und Unternehmen den Grundstein zur Etablierung einer zukunftsträchtigen Schlüsseltechnologie in der Region bilden.

Ziel des Projektes ist es, Materialien und Fertigungstechniken zu konzipieren, die eine Anwendung von additiver Fertigung/ 3D-Druck im medizinischen Bereich der Knochenrekonstruktion ermöglichen und dem steigenden gesellschaftlichen Bedarf nach personalisierter Medizin gerecht werden. Die Integration von additiven Fertigungsmaßnahmen in medizintechnische Herstellungsprozesse erlaubt es, die hohen Anforderungen an individualisierte Medizinprodukte zu erfüllen und die Behandlung für den Patienten schonender zu gestalten. Insbesondere durch eine alternde Bevölkerung und die hierdurch vermehrt auftretenden gesundheitlichen Probleme, wie beispielsweise eingeschränkte Selbstheilung oder Osteoporose, ist es notwendig, neue Therapieansätze zu entwickeln, so dass Patienten die bestmögliche medizinische Behandlung angeboten werden kann.

Im Rahmen des Projekts soll Chitosan zum 3D-Druck von nicht-tragenden, resorbierbaren Knochenimplantaten erschlossen sowie dessen Eignung für medizinische Produkte getestet werden. Hierfür bringen die Projektpartner komplementäre Kompetenzen in den Bereichen chemische Modifikation und Funktionalisierung des Ausgangsmaterials, Materialcharakterisierung, Umsetzung und Entwicklung additiver Fertigungsprozesse sowie  Biokompatibilitätsanalyse mit.

Externer Link wird in neuem Fenster geöffnet:Kurzvorstellung TriMaBone

Partner

Hochschule Furtwangen (Projektträger)

An der Fakultät Medical and Life Sciences der Hochschule Furtwangen werden unter der Leitung von Professor Dr. Hans-Peter Deigner die Biokompatibilitätsanalysen zu den konzipierten Materialien erstellt.

Hierfür werden die neuen Materialien sowie bereits kommerziell erhältliche Materialien mit Methoden der Zellkultur auf ihre medizinische Verträglichkeit überprüft und verglichen. Ziel dieser Analysen ist es, Komplikationen zukünftiger medizinischer Produkte zu vermeiden und eine bestmögliche Verträglichkeit für die Patienten zu gewährleisten. Um die Biokompatibilität der Materialien beurteilen zu können, werden diese auf zytotoxische Eigenschaften, Induktion von Gewebeintegration sowie entzündliche oder allergische Reaktionen in Kultivierungsversuchen mit Zelllinien und mesenchymalen Stammzellen untersucht.

Mithilfe der genannten Tests wird eine allgemeine Einschätzung der Biokompatibilität der neu entwickelten Materialien erstellt, die für weiterführende klinische Studien als Grundlage herangezogen werden kann.

Fachhochschule Nordwestschweiz

Die Fachhochschule Nordwestschweiz (FHNW) ist durch das Institut für Medizintechnik und Medizininformatik (IM²) in der Hochschule für Life Sciences am TriMaBone Projekt vertreten. Die Experten am IM² sind aktiv im Bereich von additiv gefertigten Implantaten und operieren an der Schnittstelle von Industrie, Medizin und Wissenschaft. Der Forschungsschwerpunkt liegt bei patientenspezifischen Lösungen und chirurgischen Assistenzsystemen. Ein Schwerpunktprogramm befasst sich mit dem Design und der additiven Herstellung von Implantaten aus Titan, Titanlegierungen und bioresorbierbaren Materialien. Die Projektleitung an der FHNW liegt bei Daniel Seiler.

Das TriMaBone-Projekt profitiert von den Produktionseinrichtungen und den Prozesskenntnissen am IM². Mit modernsten Technologien zum 3D-Druck (3D Multi-Jet Druck, Mehrzweck Schichtaufbausystem oder Elektronenstrahlvernetzung) kann eine breite Palette an Materialien verarbeitet werden. Zusätzlich steht eine Reihe an Materialanalysesystemen für die Charakterisierung von 3D-hergestellten Komponenten zur Verfügung.

Universität Haute-Alsace

An der Universität Haute-Alsace wird die Synthese und chemische Funktionalisierung von Chitosan etabliert, damit das Material für den 3D-Druck eingesetzt werden kann. Dies geschieht an der Nationalen Schule für Chemie von Mulhouse (ENSCMu) unter Leitung von Professor Dr. Jean-Francois Stumbe.

Universität Koblenz-Landau

Die Universität Koblenz-Landau übernimmt im Projekt die chemische Charakterisierung des entwickelten Chitosans und die Untersuchungen zu Verarbeitungseigenschaften und zur Anwendbarkeit der Materialien.

Zudem wird dort die Modifizierung des Chitosans durchgeführt und das Granulat für die Verwendung in 3D-Druckern hergestellt. Die Projektarbeiten betreut und leitet Professorin Dr. Silke Rathgeber vom Institut für Integrierte Naturwissenschaften - Abteilung Physik.

Advisory Board
  • CleanControlling Medical GmbH & Co. KG
  • BIOPRO Baden-Württemberg GmbH
  • Universitätsmedizin Mainz
  • HERZ GmbH
  • CIRTES SA
  • Universitätshospital Basel
  • REGENHU LTD
  • COMET AG ebeam Technologies
  • SwissKH Sàrl
  • SmartDyeLivery GmbH
  • Ultimaker B.V.
  • Ministerium für Wissenschaft, Forschung und Kunst Baden-Württemberg
  • BioLAGO e.V. – Das Gesundheitsnetzwerk
  • Ministerium für Wissenschaft, Weiterbildung und Kultur Rheinland-Pfalz
  • IHK Arbeitsgemeinschaft Rheinland-Pfalz
  • Chambre de commerce et d’industrie Alsace
  • Region Grand Est
  • Regio Basiliensis
  • AM Netzwerk c/o BWI AG
  • Großer Rat des Kantons Basel-Stadt
  • Kanton Basel-Landschaft
  • Kanton Jura
  • Schweizerische Eidgenossenschaft (NRP)

Förderung

Kofinanziert aus Mitteln des Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE), Ref: 5115/3.17.

Mehr Informationen auf der Externer Link wird in neuem Fenster geöffnet:Interreg-Webseite.

TriMaBone | Forschungsprojekte (I26648-1)
TriMaBone | Forschungsprojekte (I26648-2)

Publikationen

Trinationale Forschungsinitiative: 3D-Druck Materialien für resorbierbare Knochenimplantate

2021

2021

Oliver Riester, Max Borgolte, Rene Csuk, Hans-Peter DeignerChallenges in Bone Tissue Regeneration: Stem Cell Therapy, Biofunctionality and Antimicrobial Properties of Novel Materials and Its Evolution

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