Transplantate Neue Haut kommt aus dem Drucker

Tintenstrahldrucker könnten bald auch den OP-Saal erobern. Britische Wissenschaftler nutzen normale Bürodrucker, um neues Gewebe für Transplantationen auszudrucken. Die Technik könnte vor allem schwer entstellten Unfallopfern helfen.


Tintenstrahldrucker: Technikvorbild für Transplantatherstellung
Nasser Manouchehri

Tintenstrahldrucker: Technikvorbild für Transplantatherstellung

Wenn Brian Derby seinen Drucker in den Laboren der University of Manchester zu oft benutzt hat, braucht das Gerät keine neue Tintenpatrone oder Papier, sondern frische menschliche Zellen. Denn der Drucker sprüht keine Farbe auf weiße Blätter. Stattdessen entstehen hier Ersatzteile für den menschlichen Körper. Derbys Entwicklung könnte ein entscheidender Durchbruch für plastische Chirurgen und Transplantationsmediziner werden.

Neues Gewebe aus dem Labor hat in den vergangenen Jahren schon vielen Menschen geholfen. Besonders Patienten mit schweren Brandwunden profitierten von künstlich erzeugten Hautschichten. Doch die bisher angewandten Techniken haben ihre Grenzen: "Mit den konventionellen Methoden können wir nur Gewebe wachsen lassen, das wenige Millimeter dick ist", sagt Derby. "Für künstliche Haut reicht das aus, aber schon ein Stück Knorpel ist damit unmöglich zu produzieren."

Labor in Manchester: Brian Derby (li.) und ein Mitarbeiter programmieren den Knochendrucker (hinten)
University of Manchester

Labor in Manchester: Brian Derby (li.) und ein Mitarbeiter programmieren den Knochendrucker (hinten)

Auch dreidimensionale Strukturen, etwa Knochen aus Keramik, brachten Mediziner schon zustande. Die wurden mit Zellen des Patienten überzogen, damit der Körper sie besser annimmt. Aber auch dabei gab es laut Derby Nachteile: "Hier kleben die Zellen eben nur an den Außenwänden. Dadurch ist die Zahl der Zellen, aus denen sich neues Gewebe bildet, begrenzt."

Transplantat wächst aus Zelltinte

Der Ingenieur Derby löste die Probleme, indem er auf die Technik von Tintenstrahldruckern zurückgriff. Zellen des Patienten werden in einer nährstoffreichen Flüssigkeit verteilt, die dann als Tinte für den Spezialdrucker dient. Anhand von Aufnahmen eines Computertomografen wird vorher ein dreidimensionales Bild des Knorpelstücks oder Knochenteils erstellt, das dem Patienten eingesetzt werden soll.

Der Drucker stellt nun das fehlende Gewebeteil her. Wie ein Farbdrucker hat er mehrere Tintenpatronen. In der einen ist die Zellflüssigkeit, eine andere enthält ein Polymer, eine dritte Substanz steuert das Zellwachstum. Die drei "Tinten" werden Schicht für Schicht aufgesprüht. Jede Schicht ist nur zehn Mikrometer dick, doch innerhalb weniger Stunden kann das Gerät größere Transplantate produzieren. Das aushärtende Polymer sorgt für die nötige Stabilität.

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DDP

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Der Vorteil: "Indem wir die Tintenstrahl-Technologie nutzen, sind wir in der Lage, die Zellen ins Innere der Konstruktion zu bringen, während wir sie aufbauen", so Derby. Seine Transplantate sollten also für den Körper viel besser verträglich sein. Außerdem könnten hier unterschiedliche Zelltypen gleichzeitig eingebracht werden - man muss sie nur in weitere Tintenpatronen füllen.

Zwei Hindernisse musste Derby bei seiner Entwicklung überwinden. "Wir benutzen einen ganz normalen Industriedrucker. In dem werden die Tinten-Tropfen enorm beschleunigt und treffen dann auf die Oberfläche." Das sei etwa so, als würde die Tropfen "gegen eine Wand rennen". "Doch durch Feineinstellungen am Drucker ist es uns gelungen, die Zellen die Beschleunigung und den Aufschlag überleben zu lassen", erklärte Derby gegenüber SPIEGEL ONLINE.

Auch in Bonn wird Knochen gedruckt

In Deutschland arbeiten Wissenschaftler ebenfalls daran, mit Hilfe von Drucktechniken Transplantate zu produzieren. Ganz vorn dabei ist Hermann Seitz, der am Forschungszentrum Caesar in Bonn das Rapid-Prototyping-Verfahren mit entwickelte. Seitz stellt passgenaue Knochenstücke aus einem Keramikpulver und Bindemittel her, die sein Drucker Schicht für Schicht aufsprüht. Auch diese Implantate sollen mit Knochenzellen vereint werden, die die Wissenschaftler aus adulten Stammzellen züchten. Allerdings geschieht diese Vereinigung erst nach dem Drucken. Die Knochenzellen sollen durch Poren ins Innere der Keramik vordringen.

Brian Derby glaubt an ein gewaltiges Potenzial für seine Technik: "Vielleicht können wir einmal mit dem passenden Gerüst ein ganzes Organ ausdrucken."

Mirko Herr



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