Materialien für Rapid Engineering Techniken

Calciumphosphate werden auf Grund ihrer Ähnlichkeit mit der mineralischen Phase des humanen Knochens und ihrer osteokonduktiven Eigenschaften seit langem als Implantatmaterialien im Hartgewebebereich eingesetzt. Gegenwärtig kommen diese Materialien als Granulate, aushärtbare Zemente oder vorgefertigte Formkörper mit einfacher Geometrie, kaum aber als patientenspezifische Implantate mit individuell angepasster Form und Strukturierung in der Klinik zum Einsatz.
Unter diesem Gesichtspunkt steht die Entwicklung von Pulver-Binder-Systemen, die in einem herkömmlichen 3D-Druckverfahren zu stabilen dreidimensionalen Formkörpern mit vorgegebener Geometrie verarbeitbar sind. Als Pulverkomponente werden Calciumphosphate (Tri- bzw. Tetracalciumphosphat) allein oder in Mischung mit anderen Verbindungen eingesetzt. Bei Einwirkung einer wässrigen Binderflüssigkeit an vorgegebenen Stellen der Pulverschicht kommt es - bedingt durch eine chemische Reaktion - zur Verbindung benachbarter Pulverteilchen innerhalb der Pulverschicht und zwischen angrenzenden Schichten. Die Phasenanalyse der ausgehärteten Proben erfolgt mittels Röntgendiffraktometrie.

Mit den optimierten Systemen lassen sich auf konventionellen 3D-Druckern komplexe Körper drucken, wobei die Leistungsfähigkeit des Verfahrens am Beispiel der Fertigung von Formkörpern mit sich in x-, y- und z-Achse kreuzenden Kanälen sowie von filigranen Gesichtsschädel-Strukturen demonstriert werden kann.
Die mechanische Stabilität der porösen Formkörper kann mittels Infiltration mit biokompatiblen radikalisch vernetzbaren Monomeren deutlich erhöht werden. In in vitro-Versuchen mit ausgewählten Zelllinien und in Tierversuchen wurde die Cyto- bzw. Biokompatibilität der gedruckten und nachbehandelten Körper nachgewiesen.

Ansprechpartner:
Gabriele Grimm