Medizintechnik und Biotechnologie

Laser in Medizin und Biotechnologie eröffnen eine Vielzahl diagnostischer und therapeutischer Anwendungen. Insbesondere die Berührungsfreiheit der optischen Mess- und Bearbeitungsverfahren macht den Laser zum idealen Werkzeug unter den Randbedingungen eines sterilen und hochselektiven Einsatzes. Während sich ophthalmologische Laserverfahren wie LASIK am Markt weitgehend durchgesetzt haben, bieten mikrochirurgische Anwendungen noch viel Einsatzpotential. Das Fraunhofer ILT entwickelt hierzu neuartige Messmethoden auf der Basis optischer Kohärenz-Tomographie (OCT), mit denen chirurgische Eingriffe Mikrometergenau durchgeführt werden können.

Neben den diagnostischen und lasertherapeutischen Verfahren gewinnt das Gebiet des Tissue Engineering unter Nutzung lasertechnischer Verfahren zunehmend an Bedeutung. Von der Materialentwicklung über die Herstellung biokompatibler Strukturen und ihre Fertigung mit dem Laser bis hin zur geeigneten Prozessmesstechnik werden am Fraunhofer ILT alle Aspekte des Tissue Engineering betrachtet. Dies schließt auch den Umgang mit biologischem Material von klassischen Zelllinien bis hin zu Primärmaterial ein. Hierfür stehen geeignete Labore mit S1- und gegebenenfalls S2-Zertifizierung zur Verfügung. Auch in der Implantattechnik wächst der Bedarf an innovativen Lösungen. Auf Basis patientenspezifischer Daten können individuelle Zahnprothesen, künstliche Hüftgelenke und Knochenersatz bei Tumorbehandlungen per lasergestütztem 3D-Druck gefertigt werden.

Mit der Entwicklung einer immer stärker personalisierten Medizin ergeben sich neue Herausforderungen in Diagnose und Analytik. Licht als berührungsfreies Instrument bietet große Vorteile, sowohl in der Herstellung entsprechender Instrumente als auch in der Diagnostik selbst. Für erstere werden am Fraunhofer ILT verschiedene Lab-on-a-chip-Lösungen entwickelt, mit denen z. B. schnelle Multiplexdiagnosen möglich sind.

Wir adressieren Ihre Branche!

Forschungsergebnisse

- 2017 -

Absorberfreies Laserdurchstrahlschweißen mikrofluidischer Bauteile

Additive Herstellung elektrischer Funktionsschichten auf 2D- und 3D-Bauteilen

Design und additive Herstellung lokal lastangepasster Wirbelkörperimplantate

Direkte Erzeugung von Laserstrahlung im MIR

Globo-Schweißen transparenter Kunststoffe

Laserbearbeitung von Hochleistungskeramik

Laserpolieren von additiv gefertigten Kunststoffbauteilen

LIFTSYS®+ – Prozesskette zur Analyse und Separation einzelner Zellen

Messung der Absorption beim SLM-Prozess

Segmentales Quasisimultanschweißen von absorberfreien transparenten Kunststoffen

Simulation des Laserdurchstrahlschweißens von absorberfreiem Polycarbonat

Tröpfchenbasiertes Screening für die beschleunigte Evolution optimierter Enzyme

Verarbeitung alternativ hergestellter Pulverwerkstoffe mittels SLM

Wellenleiter für die winkelaufgelöste Lichtstreuung

- 2016 -

Additive Fertigung von degradierbaren Magnesiumimplantaten

Additive Herstellung individueller polymerer Optiken

Automatisierbare µFACS-Systeme für die klinische Diagnostik

Brillante Strahlungsquelle für die Röntgenmikroskopie bei 2,88 nm

Handstück für die Laserkoagulation

Laserschneiden von Polyester-Gestrick für Tissue Engineering Anwendungen

- 2015 -

Additivfreie Thiol-En Polymerharze für den 3D-Druck

ArtiVasc 3D – Künstliche Blutgefäße im 3D-Druck

Aufbau von Mikrostrukturen aus einem NiTi-Werkstoff mittels µSLM

Gezielte Beeinflussung der Nahtgeometrie beim Laserstrahlmikroschweißen

Hochleistungsoptiken aus monokristallinem Diamant

Intrinsische Wärmebehandlung bei der additiven Fertigung

In-Vitro-Diagnostikum für partikelbasierte Multiplextests

Laserbasiertes Verfahren zur Beschichtung von Zahnoberflächen für die Kariesprävention

Laserumschmelzstrukturierung (LUST) auf CoCr28Mo

Quasi-Simultanschweißen absorberfreier Thermoplaste

Reduzierung der Oberflächenrauheit von SLM- Bauteilen mittels modulierter Laserstrahlung

Schnelle Temperaturfeldberechnung beim Mikroschweißen

Selective Laser Melting von Magnesiumlegierungen

Selective Laser Melting von polymerbasierten bioresorbierbaren Implantaten

Transfer des Selective Laser-Induced Etching-Prozesses auf neue Materialien

Weitere Forschungsergebnisse
 

Laufende Verbundprojekte

Leistungsangebote

Technologiefelder

Messen & Veranstaltungen

Kommen Sie mit uns ins Gespräch und besuchen Sie uns auf den nächsten Messen und Veranstaltungen! 

 

AKL - International Laser Technology Congress, 2.5.18 bis 4.5.18, Aachen

Optatec 2018, 15.5.18 bis 17.5.18, Frankfurt am Main

LaP Conference, 12.9.18 bis 13.9.18, Aachen

3D Valley Conference, 10.10.18 bis 11.10.18, Aachen

ICALEO, 14.10.18 bis 18.10.18, Orland

Compamed 2018, 12.11.18 bis 15.11.18, Düsseldorf

formnext 2018, 13.11.18 bis 16.11.18, Frankfurt am Main

Videos und Veröffentlichungen

 

Videos

In unserer Mediathek finden Sie Videos zu Forschungs- und Entwicklungsthemen am Fraunhofer ILT.

 

 

Vorträge und Fachaufsätze

Hier finden Sie eine Auflistung der Vorträge unserer Wissenschaftler von nationalen sowie internationalen Fachtagungen, Messen und Konferenzen sowie eine Übersicht über Fachaufsätze.

Referenzen


Im Bereich Medizintechnik und Biotechnologie arbeiten wir mit verschiedenen Unternehmen zusammen. Hier finden Sie eine Auswahl unserer Referenzkunden.
 

  • Bartels Mikrotechnik GmbH
  • BEGO Medical GmbH
  • Berlin Heart GmbH

Lasergefertigte individualisierte Wirbelimplantate

Additiv hergestellter Cage aus Ti6Al4.
© Fraunhofer ILT, Aachen.

Additiv hergestellter Cage aus Ti6Al4.

Im klinischen Alltag eingesetzte, standardisierte Implantate können dank der Fertigungsmöglichkeiten der Lasertechnik durch patientenspezifische Versionen ersetzt werden. Das Fraunhofer ILT entwickelt zusammen mit Medizinern additiv gefertigte Wirbelkörperimplantate, die hinsichtlich ihrer Geometrie, Steifigkeit und Struktur individuell ausgelegt und lokal lastangepasst sind. Damit kann etwa das Implantatversagen von Cages – also Einsätze für den Zwischenwirbelraum nach operativem Entfernen von Bandscheiben – signifikant reduziert werden. In Kooperation mit dem Lehrstuhl für Digitale Additive Produktion DAP der RWTH Aachen University wird im Rahmen des BMBF-geförderten Projekts »EITPSI« ein Verfahren zur Erzeugung von Implantaten entwickelt, die formschlüssig mit Oberflächentopographien von Knochen verankert und  besser an das Einwachsverhalten des Knochengewebes angepasst sind. Mit dem Selective Laser Melting (SLM), auch bekannt als Laserstrahlschmelzen oder Laser-Powder Bed Fusion (L-PBF), wird hierzu eine lokal angepasste Gitterstruktur gefertigt, die individuelle Steifigkeiten der angrenzenden Wirbel und deren Knochendichten berücksichtigt. Das Verfahren kann prinzipiell für die Herstellung aller Implantate ausgeweitet werden, die im Körper mit Knochen fusionieren sollen.

Präzise, mikrometergenaue Platzierung biologischer Stoffe mit dem LIFT-Verfahren

Laser-Induced Forward Transfer (LIFT) heißt das Verfahren, bei dem eine hauchdünne Titanschicht auf einem Träger mit einem Laser verdampft wird.
© Fraunhofer ILT, Aachen.

Laser-Induced Forward Transfer (LIFT) heißt das Verfahren, bei dem eine hauchdünne Titanschicht auf einem Träger mit einem Laser verdampft wird.

Die Herstellung biologischer Testsysteme ist oft durch die Viskosität der auf einem Analysechip aufzubringenden biologischen Stoffe limitiert. Bisherige Printtechniken erfordern stark wässrige Trägerflüssigkeiten und erlauben keine exakte Positionierung des Analyten. Mit dem am Fraunhofer ILT entwickelten LIFTSYS®-System ist durch »Laser Induced Forward Transfer« (LIFT) die präzise, mikrometergenaue Platzierung von kleinsten Mengen biologischer Stoffe und sogar einzelner lebender Zellen nahezu ohne Einschränkung möglich. Durch einen gepulsten Laserstrahl wird das anvisierte Probenmaterial durch einen Vorwärtsimpuls von einem Träger zu einem Empfänger übertragen. Das Verfahren kommt ohne Druckkopf aus und kann Biomaterialien wie RNS, DNS, Proteine und Zellen unabhängig von der Viskosität übertragen.

Ein breites Anwendungsgebiet ist die medizinische und pharmazeutische Forschung, in der die Reaktionen von Zellen auf Wirkstoffe untersucht und mikroskopische Interaktionen von Zellen reproduzierbar durchgeführt werden können. Darüber hinaus können Mikrostrukturen für Sensoren oder Gerüststrukturen künstlicher Organe hergestellt werden.

Ansprechpartner für Projektanfragen

Dipl.-Ing. Hans-Dieter Hoffmann

»Laser und Laseroptik« 

 

Telefon +49 241 8906-206
-> E-Mail senden

Dr.-Ing. Arnold Gillner

»Abtragen und Fügen« 

 

Telefon +49 241 8906-148
-> E-Mail senden

 

Prof. Dr.-Ing. Johannes Henrich Schleifenbaum

»Generative Verfahren und funktionale Schichten« 

 

Telefon +49 241 8906-398
-> E-Mail senden

 

Prof. Dr. rer. nat. Reinhard Noll

»Messtechnik und EUV-Strahlquellen« 

 

Telefon +49 241 8906-138
-> E-Mail senden