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Foto: © Northeastern University

Die digitale Zahnmedizin hat in den vergangenen Jahren eine nahezu unglaubliche Entwicklung durchlebt. Mittlerweile sind in deutschen Laboren Abdrucklöffel, Gipsspatel und Wachsmesser zum großen Teil von Intraoralscanner und Computermaus ersetzt worden. Von der digitalen Abdrucknahme bis hin zum Zahnersatz aus dem 3-D-Drucker sind den individuellen Wünschen von Behandler und Patient kaum Grenzen gesetzt. Jetzt legt die Northeastern University, Boston, auch im Bereich des Nanopartikel-Drucks nach.

Wissenschaftler vom Center for High-rate Nanomanufactoring (CHN) enthüllten Mitte September ihre neueste patentierte Technologie, das „Nanoscale Offset Printing System (NanoOps)“. Dieser 3-D-Drucker ist imstande, Schichten in einer Stärke von gerade einmal 20 nm zu drucken. Zum Vergleich: Ein menschliches Haar ist ungefähr 4.000 Mal dicker. Anders als herkömmliche 3-D-Drucker arbeitet dieser mit einer sogenannten „gerichteten Anordnung“. Dabei wird ein Abdruck gefertigt, mit dünnen Schichten aus Nanodrähten umhüllt und Strom zugeführt, um Nanopartikel anzuziehen.

Der Prozess funktioniert im Detail folgendermaßen: Eine Schablone mit einem Muster aus Nanodrähten wird in einer sehr dünnflüssigen Lösung platziert. Anschließend wird eine geringe Menge Strom zugeführt, die bewirkt, dass die Nanopartikel die in reinem Wasser ausgesetzt sind, von den Nanodrähten angezogen werden. Dann wird die Schablone aus der Lösung herausgenommen und die angesammelten Nanopartikel auf ein flexibles oder hartes Substrat übertragen. Damit ist die erste Schicht des Drucks fertiggestellt, was eine Zeit von ca. ein bis zwei Minuten in Anspruch nimmt. Je nach Stromstärke kann der Drucker die Anzahl der Partikel, die von den Nanodrähten angezogen werden, kontrollieren und somit die Dicke der Schicht bestimmt werden.  Dieser Vorgang wird so lange wiederholt, bis das aus mehreren Schichten bestehende Objekt vollständig geduckt ist.

Von Bedeutung ist der neuartige 3-D-Drucker vorerst insbesondere für die Entwicklung von Mikro-Sensoren im Bereich der Elektronik, könnte jedoch ebenso in der Medizin Verwendung finden, um beispielsweise im Körper befindliche Krankheitserreger aufzuspüren. Die Entwickler hoffen, dass dank der Nanotechnologie in nicht allzu ferner Zukunft sogar Krebszellen ausfindig gemacht werden können. Ein ebenfalls nicht unerheblicher Vorteil des Geräts sind die im Vergleich zu anderen 3-D-Druckern verringerten Produktionskosten. Inwiefern auch speziell die Zahnmedizin von der Innovation profitieren kann, bleibt noch abzuwarten.

Quelle: Northeastern University