Archiv für den Monat: Juli 2017

Weltweit erstes pumpendes Kunstherz aus dem 3D-Drucker präsentiert

Züricher Forscher präsentieren das erste künstliche Herz aus dem 3D-Drucker, das pumpt wie ein menschliches Herz. Allerdings hält es noch keinen Belastungen stand.

Kunstherz

Das Silikonherz aus Zürich stammt aus dem 3D-Drucker.

Foto: Zurich Heart

Das Kunstherz aus dem 3D-Drucker

Das gedruckte Organ besteht aus Silikon und sieht aus, wie man sich ein Herz so vorstellt. Nur eben cremeweiß statt blutrot. Ziel des Entwicklers Nicholas Cohrs, Doktorand in der Gruppe für Funktionelles Material-Engineering war es von Beginn an, „ein Herz zu entwickeln, das ungefähr die gleiche Größe hat, wie das eines Patienten und welches das menschliche Herz in Form und Funktion so gut wie möglich imitiert“.

Optisch ist das jedenfalls gelungen und auch das Gewicht dürfte passen: Das Kunstherz wiegt rund 390 Gramm. Im Innern ist das Silikon-Organ unterteilt in eine linke und eine rechte Herzkammer, die von einer weiteren Kammer getrennt wird. Diese mittlere Kammer ist das eigentliche Herzstück des Kunstorgans. Sie ahmt die Muskelkontraktionen des menschlichen Herzens mit Luftdruck nach und pumpt so die Flüssigkeit aus den nebenstehenden Kammern. In der Theorie funktioniert das, wie dieses Video zeigt.

Als Spenderorgan ungeeignet

In der Praxis hat sich das Kunstherz noch nicht bewährt. Belastungstests konnte es bisher nur eine halbe bis dreiviertel Stunde standhalten, das sind ca. 3000 Schläge, wie Maschinenbauer Anastasios Petrou vom Lehrstuhl für Produktentwicklung und Konstruktion der ETH Zürich zeigte. Die Forscher weisen deshalb auch darauf hin, dass es sich bei ihrem Versuch um einen Machbarkeitstest handelt. „Unser Ziel war nicht, ein implantierbares Herz vorzustellen“, sagt Cohrs, „sondern bei der Entwicklung von künstlichen Herzen in eine neue Richtung zu denken.“

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Bedarf an Kunstherzen wäre hoch

Neben all den anderen Kunstorganen werden auch Herzen dringend benötigt. Rund 26 Millionen Menschen weltweit warten auf ein geeignetes Spenderherz, weil sie selbst an Herzinsuffizienz leiden. Die Zahl der Spenderorgane reicht jedoch bei weitem nicht aus. Und die Mechanik bisheriger Herzprothesen ist störungsanfällig. Insofern ist das weiche und formbare Kunstherz eine Option, an der die Forschung ansetzen kann, um Patienten mit Herzproblemen künftig tatsächlich besser helfen zu können.

Nicht der erste Versuch, Organe zu drucken

Münchner Studierende der Hochschulen LMU und TUM hatten im November 2011 einen 3D-Drucker und eine Biotinte vorgestellt, mit denen sich lebende Zellen zu Organen formen lassen sollten. Es ist neben dem jetzt vorgestellten Verfahren der ETH Zürich ein weiterer Baustein auf dem Weg hin zu einem künstlichen, implantierbaren Herz. Einen Schritt weiter sind die Wissenschaftler mit Hautzellen. Anfang des Jahres gelang es spanischen Forschern, menschliche Haut zu drucken, die für Implantationen nutzbar sein soll.

Die Forschungsergebnisse der Züricher Forscher erschienen zuerst im Fachmagazin Artificial Organs.

Von Lisa Schneider
Quelle: http://www.ingenieur.de/Fachbereiche/Medizintechnik/Weltweit-erstes-pumpendes-Kunstherz-3D-Drucker-praesentiert vom 20.07.2017

Forschungsförderung in Deutschland

Gigantisches Förderprogramm für Mikroelektronik nimmt Form an

Erste Institute verkünden, was die in die Forschungsfabrik Mikroelektronik einbringen. Mit dem Förderprogramm will Deutschland um internationale Anerkennung für diese Schlüsseltechnologie der Digitalisierung ringen.

Allein die für die Mikroelektronik erforderliche Reinraumtechnologie verschlingt einiges an Fördergeldern.

Förderpaket für die Schlüsseltechnologie Mikroelektronik

Es ist das größte Förderprogramm in diesem Bereich seit der Wiedervereinigung und es hat kein geringeres Ziel als Deutschland international als Schwergewicht der Forschung sichtbar zu machen. Bei der Auftaktveranstaltung zur Forschungsfabrik Mikroelektronik Deutschland im April 2017 sagte Bundesforschungsministerin Johanna Wanka: „Damit haben wir die große Chance, selber entscheidende IT-Entwicklungen anzustoßen. Das ist ein Beitrag zur Stärkung einer wichtigen Schlüsselindustrie, auch mit Blick auf Europa, Wirtschaftswachstum und Arbeitsplätze.“

Wo wird künftig zur Mikroelektronik geforscht?

Künftig sollen vier Technologieparks entstehen, die sich gemeinsam den folgenden zukunftsrelevanten Themenfeldern widmen:

  • Siliziumtechnologien für die Sensorik sowie Aktorik und Informationsverarbeitung
  • Halbleiter mit modernsten Materialien für Energiespar- und Kommunikationstechnik
  • Kombinationen von Silizium- und anderen Halbleitern für das Internet der Dinge
  • Entwurf, Test und Zuverlässigkeit für Qualität und Sicherheit

Mit rund 350 Millionen Euro des 800-Millionen-Euro-schweren Maßnahmenpakets sollen 13 außeruniversitäre Forschungseinrichtungen modernisiert werden, die bereits heute Forschung zur Mikroelektronik betreiben. Welche das sind und wie das Geld auf die Bundesländer verteilt wird, zeigt diese Grafik des Forschungsministeriums:

Schleswig-Holsteinisches Institut widmet sich Galliumnitrid

Das Fraunhofer ISIT in Schleswig-Holstein hat nun bekanntgegeben, wofür es seinen Förderteil von 19,3 Millionen Euro ausgeben möchte. Zum einen werden damit Geräte zum Aufbringen piezoelektrischen und magnetischen Materialien auf Silizium sowie Aufdampfanlagen für optische und Infrarot-Beschichtungen angeschafft. Auch Ofensysteme, in denen Glaswafer geformt werden sollen, stehen auf der Einkaufsliste. „Die Halbleiterbranche gehört zu den Industrien mit der schnellsten Abfolge von neuen Technologien. Modernste Prozessgeräte werden in der Wirtschaft in fünf bis maximal sieben Jahren abgeschrieben und durch neue Generationen ersetzt“, erläutert ISIT-Leiter Axel Müller-Groeling. Mit den geplanten Neuanschaffungen wäre das ISIT in der Lage, Bauelemente wie Magnetfeldsensoren, optische Mikroscanner oder Mikrolautsprecher für die Industrie zu entwickeln.

Zum anderen plant das ISIT, Anlagen für die Erschließung von Galliumnitrid (GAN) als Materialbasis für innovative Leistungsbauelemente zu entwickeln. Mit Galliumnitrid wollte etwa Audi die Reichweite von Elektroautos maßgeblich erhöhen, noch sind die Ergebnisse aber nicht auf der Straße.

In der Halbleitelektronik werden bisher vor allem Silizium-Leistungsschalter genutzt, „die elektrischen Eigenschaften der Transistoren sind jedoch am theoretischen Limit“, erklärt das ISIT den Forschungsbedarf. Andererseits sei Galliumnitrid noch recht schwer bearbeitbar und es besteht großer Entwicklungsbedarf, „damit sich GaN für die Herstellung von Leistungsbauelementen industriell durchsetzen kann“, sagt Holger Kapels, ISIT-Geschäftsfeldleiter Leistungselektronische Systeme.

Wichtige Anwendungsbereiche der Mikroelektronik

Entwickelt wurde die Mikroelektronik einst für die Raumfahrt, aber sie ist längst in der Industrie angekommen. Branchen wie der Maschinen- und Anlagenbau, aber auch die Automobilindustrie sind zunehmend auf mikroelektronische Anwendungen angewiesen. So finden sich mikroelektronische Bauteile etwa in Maschinensteuerungen, im Arbeitsspeicher von Computern, in der Motorsteuerung von Fahrzeugen und in jedem Smartphone.

Von Lisa Schneider
Quelle :  http://www.ingenieur.de/Fachbereiche/Halbleiter/Gigantisches-Foerderprogramm-fuer-Mikroelektronik-nimmt-Form-an vom 10.07.2017