Biomedizin Chinesische Forscher entdecken neuartiges Hydrogel für den 3D-Druck

Von Henrik Bork

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Einen Durchbruch bei der Entwicklung medizinischer Implantate aus Hydrogel vermeldete kürzlich ein Team chinesischer Wissenschaftler: In einer Weltneuheit sei es erstmals gelungen, elektronische Schaltkreise per 3D-Druck direkt in Hydrogel zu integrieren, sodass ein leitfähiges und flexibles Gebilde für biomedizinische Anwendungen entsteht.

Forschern aus Hangzhou und Singapur ist es gelungen, den metallischen Teil von Hydrogel-Elektronik dank eines neuen Produktionsverfahrens mit dem Rest des Gels zu verschmelzen, sodass ein leitfähiges Gebilde für biomedizinische Anwendungen entsteht.
Forschern aus Hangzhou und Singapur ist es gelungen, den metallischen Teil von Hydrogel-Elektronik dank eines neuen Produktionsverfahrens mit dem Rest des Gels zu verschmelzen, sodass ein leitfähiges Gebilde für biomedizinische Anwendungen entsteht.
(Bild: Ruslan Gilmanshin - stock.adobe.com)

Mit dem neuartigen Hydrogel könnten medizinische Geräte entwickelt werden – etwa zum Messen der Herzfrequenz oder zur Stimulierung von Nerven und Muskeln – die aufgrund ihrer gelee-artigen, weichen Konsistenz besser verträglich sind als herkömmliche medizinische Implantate aus Hydrogel, die noch einen harten Kern aus Hardware enthalten, berichten die Forscher aus China und Singapur.

Wir berichten hier vom dreidimensionalen Druck elektronischer Hydrogel-Geräte mithilfe einer aushärtbaren Stützmatrix auf der Basis von Hydrogel und einer dehnbaren Silber-Hydrogel-Tinte.

Hui Yue und sein Team von der Westlake University in Hangzhou in der Ausgabe von Nature Electronics vom 19. Dezember

Es gebe wegen ihrer „Gewebe-ähnlichen Weichheit und ihrem hohen Wassergehalt” ohnehin schon große Hoffnungen für biomedizinische Anwendungen von elektronischen Geräten aus Hydrogel, schreiben die Forscher. Die bisher entwickelten Geräte aus Hydrogel bestehen aber aus einem Schaltkreis, der gewissermaßen „verpackt und eingewickelt“ worden ist, erläutert die chinesische Nachrichtenagentur Xinhua.

Für personalisierte Hydrogel-Implantate geeignet

Der Durchbruch der Forscher aus Hangzhou und Singapur bestehe nun darin, den metallischen Teil von Hydrogel-Elektronik mit einem neuen Produktionsverfahren mit dem Rest des Gels zu verschmelzen. So entstehe ein neues, leitfähiges Gebilde für biomedizinische Anwendungen, dass noch flexibler und biokompatibler sei als bisherige Entwicklungen.

  • Das Forscherteam nutzte einen 3D-Drucker, um aus ihrem neuen Werkstoff Prototypen einer neuen Art von EKG-Elektroden zu drucken. Sie seien leistungsstärker als vergleichbare Elektroden, die es momentan auf dem Markt gibt, sagen sie.
  • In weiteren Experimenten druckten sie auch wenige Millimeter große Elektroden zur Stimulierung des Hüftnervs in Mäusen, offenbar ebenfalls mit vielversprechenden ersten Ergebnissen. Mit ihren neuen Silber-Hydrogel-Elektroden – direkt um die Nerven der Versuchstiere gewickelt – könne eine messbar bessere Stimulierung geschädigter Muskeln erreicht werden als mit handelsüblichen Elektroden, berichten die Wissenschaftler.

Die neue Technologie könne in Zukunft genutzt werden, um personalisierte Hydrogel-Implantate für menschliche Patienten zu bauen, mit denen medizinische Daten aufgezeichnet oder auf besonders schonende Art und Weise elektrische Impulse zur Therapie verabreicht werden, schreibt Xinhua.

Entwicklung steht noch am Anfang

Die Forschungen gehören im weitesten Sinn zu dem neuen wissenschaftlichen Feld der Biokonvergenz, das in der Volksrepublik China sehr aktiv gefördert wird. Erst Ende Dezember hatte ein anderes Team von Forschern an der „Southern Medical University“ im südchinesischen Guangzhou ein neuartiges Hydrogel vorgestellt, mit dem besonders schonende „Patches“ zur Reparatur von Infarktschäden am Herzen hergestellt werden können, berichtete die South China Morning Post. Allerdings sei noch ein „langer Weg zurückzulegen“, bevor das neue Material einsatzfähig sei, zitierte die Zeitung die Wissenschaftler aus Guangzhou.

Auch das Forscherteam aus Hangzhou und Singapur sagte in Medieninterviews, dass noch eine lange Phase von Tierversuchen nötig sei, bevor seine neuartigen, mit 3D-Druckern erstellten Hydrogel-Implantate sicher zur Anwendung in der Praxis und im menschlichen Körper sei. Man wolle weitere potenzielle Anwendungen erforschen und nach und nach deren „Sicherheit garantieren“, sagten die Forscher aus dem Team von Hui Yue.

* Henrik Bork, langjähriger China-Korrespondent der Süddeutschen Zeitung und der Frankfurter Rundschau, ist Managing Director bei Asia Waypoint, einer auf China spezialisierten Beratungsagentur mit Sitz in Peking. „China Market Insider“ ist ein Gemeinschaftsprojekt der Vogel Communications Group, Würzburg, und der Jigong Vogel Media Advertising in Beijing.

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