TU-Wien entwickelt Knochen-Prototypen

Rapid Prototyping beschleunigt reale Modellierung virtueller Modelle

Wien (pte026/09.02.2004/14:05) Rapid Prototyping, eine Technik, die es erlaubt, virtuelle Computermodelle von Materialstrukturen rasch in reale Modelle umzuwandeln, soll zur Entwicklung künstlichen Knochenmaterials genutzt werden. Dies ist eines der Ziele des vom Wissenschaftsfond FWF http://www.fwf.ac.at geförderten Projektes an der TU-Wien http://www.tuwien.ac.at über die Eigenschaften zellulärer Materialien.

Das neue Herstellungsverfahren beruht auf der Methode der Stereolithographie. Dabei werden Computermodelle zunächst in dünne, virtuelle Scheiben umgerechnet, die einem speziellen Softwareprogramm als Vorlage dienen. Das Programm steuert anschließend zahlreiche Mikrospiegel, über die Licht auf eine lichtempfindliche Harzschicht projiziert wird. Dort wo das Licht auf das Harz trifft, härtet das ursprünglich flüssige Material aus.

Mit dieser Methode lassen sich beliebige Strukturen mit extrem hoher Auflösung fertigen, deren mechanische Eigenschaften unmittelbar experimentell geprüft werden können. "So können wir am Computer Strukturen, die es bisher weder in der Natur noch in der Technik gab, entwerfen und deren Belastbarkeit berechnen sowie unmittelbar im realen Experiment testen", erklärt Jürgen Stampfl von der Maschinenbaufakultät der TU-Wien.

Für die Herstellung künstlichen Knochenmaterials werden mit Rapid Prototyping Gussformen produziert, die mit einem Keramikgel gefüllt werden. Nach Aushärtung des Gels und dem Entfernen der Gussform erhält man eine Keramikstruktur mit definierter Porengröße. "Als Keramikgel verwenden wir Hydroxyapatit, einen Grundbaustein unserer Knochen. Damit können wir ein beliebig geformtes Gerüst herstellen, dessen Material von knochenbildenden Zellen als Wachstumsunterlage genutzt wird", so Stampfl.

Gemeinsam mit dem Max-Planck-Institut in Golm und dem Ludwig-Boltzmann-Institut in Wien konnte bereits gezeigt werden, dass Osteoblasten, jene Zellen, die Knochen bilden, diese Matrix besiedeln und darin langfristig überleben.

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