Zehn Jahre 3D-Druck im Gesundheitswesen: Fortschritte im Bereich der Körpergestaltung

Vor einem Jahrzehnt war der 3D-Druck, der auch als additive Fertigung bekannt ist, ganz anders als die Techniken, die im Jahr 2023 verwendet werden.

Neben dem, was man als “Standard” in der Werkstofftechnik zur Herstellung von Teilen für mechanische Systeme bezeichnen könnte, wurde 2013 damit begonnen, die Technik für jedermann zugänglich zu machen, indem Amazon und Staples 3D-Drucker für zu Hause verkauften [1]. Marketingteams erkannten das Potenzial der Technik für Neuheiten. So bot Coca-Cola seinen Kunden 3D-gedruckte Modelle von sich selbst an [2], Victoria’s Secret druckte 3D-Accessoires mit Engelsflügeln für seine Models [3] und Nike präsentierte den Nike Vapor Laser Talon, einen 3D-gedruckten Fußballschuh [4].

Seitdem hat sich die Technologie enorm weiterentwickelt und spezialisiert. Vor allem im Bereich der Medizin und des Gesundheitswesens hat es große Sprünge bei den Techniken und Anwendungen der additiven Fertigung gegeben, um die Gesundheit und das Leben der Menschen zu verbessern. Die Möglichkeit, medizinische Behandlungen mithilfe des 3D-Drucks zu personalisieren, ermöglicht eine bessere Kompatibilität mit den Patienten, eine bessere Therapietreue und weniger Komplikationen bei der Ablehnung von Behandlungen.

Zunächst zu den “starren” oder stützenden 3D-Druckobjekten, die ein Körperteil ersetzen oder stützen sollen. Patienten können jetzt von gedruckten Zahnimplantaten, Prothesen, Hüft- und Knieprothesen, Zahnspangen, Schienen und Einlagen profitieren [5]. Diese Gegenstände können aus geeigneten Materialien entworfen und hergestellt werden, die perfekt auf die Bedürfnisse des Patienten zugeschnitten sind und leichter, stärker und ergonomischer sind als herkömmlich hergestellte Gegenstände [6].

Bei äußerlich sichtbaren Gegenständen wie Prothesen oder orthopädischen Bandagen kann die Möglichkeit, das Design und die Ästhetik des Gegenstands individuell zu gestalten, einen ebenso großen positiven Einfluss haben wie die Funktionalität des Gegenstands selbst. Dies gilt insbesondere für Kinder, bei denen die Gestaltung des Gegenstands als lustig oder aufregend empfunden wird und den Patienten ermutigen kann, mit dem Gegenstand umzugehen, um seine Lebensqualität zu verbessern [7].

Abgesehen von den Hilfsmitteln haben sich auch die Eigenschaften der Materialien, die zur Herstellung von Gegenständen verwendet werden, in den letzten zehn Jahren erheblich weiterentwickelt. Das Bioprinting von Geweben und Organen ist keine Science-Fiction mehr, und die Forschungsteams machen große Fortschritte bei der Herstellung von lebendem Gewebe und biokompatiblen weichen Strukturen für Implantate. Die Fähigkeit, ein funktionierendes menschliches Organ herzustellen, erscheint selbst angesichts der enormen Komplexität dieser biologischen Strukturen bemerkenswert realisierbar. Dieser Anwendungsbereich könnte auch dazu beitragen, das Problem des Mangels an geeigneten Spendern für diejenigen zu lösen, die eine Transplantation benötigen. Bei diesen Lösungen stellt sich die Frage nach der Erschwinglichkeit, auch wenn einige Kommentatoren der Meinung sind, dass die Kosten vergleichbar oder sogar geringer sein könnten als die Kosten für eine “traditionelle” Transplantation von einem Spender [8], [9].

Auch die individualisierte Pharmazie ist ein sich schnell entwickelnder Bereich, in dem personalisierte Medikamente mit individueller Dosierung auf die individuellen medizinischen Bedürfnisse der Person zugeschnitten werden – hier gibt es ein großes Potenzial, die Medikamentenverabreichung und die Therapietreue der Patienten zu verbessern [10].

Die additive Fertigung ist nicht nur ein wertvolles Werkzeug für die medizinische Ausbildung, sondern auch für die direkte Behandlung eines Patienten, denn sie ermöglicht Studien und chirurgische Planungen an einem realistischen Modell, bevor ein Patient operiert wird. Auch die Patienten selbst können davon profitieren, wenn sie mit Hilfe von 3D-gedruckten Modellen und visuellen Hilfsmitteln ihre Krankheiten und Behandlungen besser verstehen und sich besser an die Behandlungspläne halten können, da sie stärker in die Behandlung einbezogen werden.

Für Unternehmen, die sich in der medizinischen additiven Fertigung engagieren wollen oder die in diesen Technologiebereich investieren, lohnt es sich zu prüfen, wo es bei dieser Tätigkeit geistiges Eigentum gibt und was patentrechtlich geschützt werden kann. Patente können Unternehmen dabei helfen, sich in der technologischen Landschaft zu behaupten, um Innovationen zu schützen. Sie sind aber auch ein wertvoller Unternehmenswert für die Lizenzvergabe und das Anziehen von Investitionen. Patentschutz kann für verschiedene Aspekte des medizinischen 3D-Drucks gewährt werden, sofern die beanspruchte Erfindung die Kriterien für Neuheit und Erfindungsreichtum erfüllt. Patente können sich auf ein Verfahren zum Drucken eines Objekts, das gedruckte Objekt selbst, einen 3D-Drucker zum Drucken des Objekts, wenn dieser auf eine bestimmte Art und Weise funktioniert, Software zur Steuerung des Druckprozesses und sogar Software zur Steuerung eines Elements des gedruckten Objekts, wie z.B. einer funktionellen Prothese, beziehen – all dies ist potenziell schutzfähig. Das EPA hat kürzlich berichtet, dass die Patentanmeldungen im Bereich des 3D-Drucks in den letzten zehn Jahren im Durchschnitt viel schneller gewachsen sind als bei anderen Technologien [11]. Vor kurzem wurde berichtet, dass die Gesundheitsbranche einer der größten Wachstumssektoren der 3D-Fertigung mit einer hohen Nachfrage nach Patentschutz ist [12].

Wenn sich die Entwicklung im Bereich der medizinischen additiven Fertigung in ähnlichem Tempo fortsetzt – und an Interesse an Forschung und Entwicklung scheint es hier nicht zu mangeln – dann darf man gespannt sein, was die nächsten 10 Jahre bringen werden.

Dieser Artikel wurde von Patentdirektorin Dr. Janine Swarbrick verfasst.

Referenzen

[1] “Staples verkauft 3D-Drucker von 3D Systems “https://www.pcmag.com/news/staples-selling-3d-printer-from-3d-systems

[2] “Coke verwandelt Fans in 3D-gedruckte Figuren” https://digiday.com/marketing/coke-turns-fans-into-3d-printed-figurines/

[3] “Victoria’s Secret Model trägt 3D-gedruckte Flügel” https://money.cnn.com/2013/12/10/technology/victorias-secret-3d/index.html

[4] “NIKE Vapor Laser Talon Stiefel” https://www.designboom.com/design/nike-vapor-laser-talon-boot/

[5] “Ein Überblick über 3D-gedruckte Metallimplantate in orthopädischen Anwendungen: Gegenwärtige und zukünftige Perspektiven” https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC10344715/

[6] “3D-gedruckte Prothetik: Treffen Sie die wahre Revolution” https://www.sculpteo.com/en/3d-learning-hub/applications-of-3d-printing/3d-printed-prosthetics/

[7] “Die gängigsten 3D-gedruckten Prothesen im Jahr 2023” https://all3dp.com/2/the-most-common-3d-printed-prosthetics/

[8] “Wann werden wir in der Lage sein, Organe in 3D zu drucken und wer wird sie sich leisten können” https://edition.cnn.com/2022/06/10/health/3d-printed-organs-bioprinting-life-itself-wellness-scn/index.html

[9] “3D-gedruckte Organe und ihre Erschwinglichkeit” https://www.medicaldevice-network.com/comment/3d-printed-organs-affordability/

[10] “3D-Druck von Medikamenten kann die personalisierte Medizin revolutionieren und die Nachhaltigkeit verbessern” https://www.medicaldevice-network.com/comment/3d-printing-drugs-personalised-medicine-sustainability/

[11] “Patentanmeldungen im Bereich 3D-Druck wuchsen im letzten Jahrzehnt achtmal schneller als der Durchschnitt aller Technologien” https://www.epo.org/en/news-events/news/patent-filings-3d-printing-grew-eight-times-faster-average-all-technologies-last

[12] “Die Zukunft der Fertigung” https://www.epo.org/en/news-events/in-focus/future-of-manufacturing