Implantate aus dem 3D-Drucker

Worüber Cao hier so bildhaft spricht, ist der Markt für 3D-gedruckte Implantate. Auf knapp 5,6 Mrd. Dollar werde der Markt bis 2030 wachsen, schätzt die US-amerikanische Beratungsfirma Strategy& – das ist beinahe das 22-Fache des Umsatzes im Jahr 2015. Es geht um künstliche Schädelteile, Bandscheiben, Gelenke, neue Knochenpartien, die verkrebstes Gewebe ersetzen. Und das ist erst der Anfang: „Nirgendwo kommen die Möglichkeiten des 3D-Drucks so zur Geltung wie in der Medizintechnik“, sagt Marc Knebel, der bei Evonik im Bereich der Hochleistungskunststoffe das Medizingeschäft leitet. „In vielen Branchen druckt man nur Prototypen, hier entsteht für jeden einzelnen Patienten ein individuelles Produkt.“

Jetzt hat Evonik sich mit einem der aussichtsreichsten Startups in diesem Sektor zusammengetan: Als Lead-Investor steigt Evonik Venture Capital bei dem chinesischen 3D-Druck-Spezialisten Meditool ein. Das Unternehmen aus Shanghai ist spezialisiert darauf, Daten aus Computertomografien und anderen Quellen zu nutzen, um Implantate aus PEEK zu drucken, einem Hochleistungskunststoff, den Evonik unter dem Markennamen VESTAKEEP^® als erster Hersteller in Form eines druckbaren Filaments in medizinischer Qualität auf den Markt gebracht hat.

„Als Lieferant sind wir seit mehreren Jahren Meditools Partner und haben bereits an der Entwicklung einzelner Produkte mitgewirkt“, sagt Cao. „Aber jetzt haben wir eine ganz andere Beziehung, wir können gemeinsam an der Zukunft arbeiten.“

PEEK wird schon lange in der Medizintechnik eingesetzt und bietet viele Vorteile gegenüber Metallen wie Titan, aus denen Implantate üblicherweise hergestellt werden. „Ein wichtiger Punkt ist die geringere Wärmeleitfähigkeit, das ist gerade bei Schädelplatten wichtig“, sagt Knebel. „PEEK wiegt außerdem wesentlich weniger als ein Titanvollmaterial, und wir können die Materialeigenschaften besser anpassen. Dazu kommt: Immer mehr Patienten haben Metall-Allergien – gerade im Kieferbereich ist Kunststoff darum meist die bessere Wahl.“

Meditool fokussiert sich auf die Entwicklung von Schädel-, Gesichts- und Kieferimplantaten aus VESTAKEEP^®-Filamenten; hinzu kommen detailgetreue Replikate von Organen und Gefäßen, an denen Chirurgen komplizierte Operationen planen: Ein räumliches Abbild des zu operierenden Organs mit all seinen Besonderheiten ist einer Tomografie deutlich überlegen.

Langfristig will Meditool aber in einem noch anspruchsvolleren Segment wachsen: Es geht um Implantate für die Wirbelsäulenchirurgie. Eines der ersten Produkte sind sogenannte Cages, künstliche Bandscheiben, die anstelle des vom Chirurgen entfernten körpereigenen Knochens eingesetzt werden und mit dem Körpergewebe verwachsen.

„Das Material ist erprobt,“ sagt Knebel. Die ersten Implantate wurden in den 1980er-Jahren eingesetzt, Evonik selbst ist seit zehn Jahren damit im Markt. „Da reden wir von hunderttausenden Implantaten“, so Knebel. Anfangs wurden PEEK-Implantate im Spritzgussverfahren hergestellt oder aus Vollstäben herausgefräst oder -gedreht, also Material, das schon einmal verarbeitet wurde. „Mit unserem 3D-Druck-Filament können wir mit sogenanntem Virgin-Material arbeiten und erzeugen weniger Abfall.“

Vor allem aber erlaubt die Technologie Medizinern und Materialwissenschaftlern, die Grenzen des Möglichen auszuloten, weil im 3D-Druck auch komplexe Strukturen hergestellt werden können. Was alles machbar ist, das werden Evonik und Meditool nun gemeinsam erforschen. „Unser Hauptmotiv bei dieser Investition war die einzigartige Kombination aus technischer Kompetenz und klinischem Fachwissen bei Meditool“, sagt Knebel. Einer der Gründer ist Mediziner und hat sowohl im Krankenhaus als auch in der Industrie gearbeitet. Durch die Zusammenarbeit erfahren Materialentwickler von Evonik noch früher, was im Operationssaal gefordert wird und in welche Richtung Forschung und Entwicklung in Krankenhäusern und Hochschulen gehen.

Ständig loten die Teams die Möglichkeiten des Materials aus, um noch mehr Strukturen im Körper ersetzen zu können. „Wir haben unter anderem dünne Netze für die Gefäßchirurgie gedruckt“, sagt Knebel. „Und wir arbeiten zusammen an porösen Strukturen, die besser mit dem Knochen verwachsen.“ Das Arbeiten mit PEEK erfordert ein völlig neues Denken, sagt Knebel: „Vor zehn Jahren waren Medizinproduktehersteller noch metallverarbeitende Betriebe und haben ganz anders gearbeitet. Dass wir jetzt für die Patienten eine völlig neue Designfreiheit nutzen können, ist das Spannende am 3D-Druck.“