Fotostrecke

Regenerative Medizin: Gewebe aus dem Drucker

Foto: Wake Forest Institute for Regenerative Medicine

Implantate Ohren und Kiefer aus dem 3D-Drucker

Schon lange träumen Mediziner davon, Gewebe oder ganze Organe auszudrucken. Ein neues Gerät produziert stabile Implantate, in denen Blutgefäße wachsen. Tests mit Mäusen waren erfolgreich.

Der neue Kieferknochen kommt aus dem Drucker: Noch bleibt das eine kühne Vision, aber zumindest in Versuchen mit Ratten und Mäusen funktioniert das Ausdrucken von Gewebe bereits. Wissenschaftler vom Wake Forest Institute for Regenerative Medicine in Winston-Salem (North Carolina) berichten nun über Tierexperimente, bei denen Knorpel, Knochen und Muskelgewebe erst vom 3D-Drucker hergestellt und dann erfolgreich eingesetzt wurden.

Eine Anwendung in der Humanmedizin stehe aber noch in weiter Ferne, schreiben Anthony Atala und ihre Kollegen im Fachblatt "Nature Biotechnology" . Der nun vorgestellte neue Gewebe- und Organdrucker sei "ein wichtiger Fortschritt", um eines Tages Ersatzgewebe für Patienten produzieren zu können.

Regenerationsmediziner tüfteln seit Jahren daran, lebendes Gewebe mit dem 3D-Drucker nachzubilden. Sie wollen dabei 3D-Drucker nutzen, in deren Kartuschen Zellen unterschiedlicher Art stecken. Hinzu kommen Wachstumsfaktoren und Stützsubstanzen, die dem auszudruckenden Gewebe Halt geben.

Das Team um Anthony Atala berichtet jetzt von dicken Gewebsschichten, die nicht nur ausgedruckt, sondern auch erfolgreich implantiert wurden. Bisher seien die meisten Versuche daran gescheitert, dass bei einer Gewebedicke von mehr als 200 Mikrometern (Tausendstel Millimetern) die einzelnen Zellen nicht mehr ausreichend mit Nährstoffen und Sauerstoff versorgt werden können. Für diesen Zweck entwickelten die Forscher Mikrokanäle.

Knochen auf Knopfdruck

Atala und Kollegen verwendeten für das Gerüst ihres Gewebes den Kunststoff Polycaprolacton (PCL), der vollständig biologisch abbaubar ist. Allerdings dauert dieser Abbau bis zu zwei Jahre, so dass das PCL das Ersatzgewebe lange stützen kann. In das PCL-Gerüst sind Lagen mit Hydrogel, die lebende Zellen enthalten, sowie die Mikrokanäle eingebaut. Das Hydrogel besteht aus Gelatine, dem Protein Fibrinogen, Hyaluronsäure und Glyzerin in Glukose gemixt. Für die verschiedenen Gewebearten passten die Wissenschaftler die genaue Mischung jeweils an.

Nach den Daten einer Computertomografie (CT) entwarfen die Forscher ein Knochenstück, das den fehlenden Teil eines Kieferknochens passgenau ersetzen kann, und druckten es aus. In einer Nährlösung vermehrten sich die gedruckten Zellen und bildeten schließlich festen Knochen.

Mit Blutgefäßen versorgt

Ein gedrucktes Stück Schädelknochen konnte den Forschern zufolge erfolgreich in Ratten verpflanzt werden. Vom angrenzenden Gewebe aus bildeten sich Blutgefäße in das Ersatzgewebe hinein.

Ebenso wurde Knorpelgewebe in der Form und Größe eines menschlichen Babyohrs auf den Rücken von Mäusen implantiert und behielt dort seine Form. Bei eingepflanzten Muskelstücken wurde das künstliche Gewebe nicht nur mit Blutgefäßen, sondern auch mit Nervenverbindungen versorgt. Dies ist notwendig, damit der neue Muskel am Ende voll funktionsfähig ist.

Obwohl die Gruppe um Atala teilweise schon mit menschlichen Zellen gearbeitet hat, sieht sie vor einer Anwendung in der Humanmedizin noch großen Forschungsbedarf. So hat sie die Antwort des Immunsystems des Empfängers bisher nicht in ihre Forschung einbezogen. Das Team strebt nun die Herstellung komplexerer Gewebe und ganzer Organe an.

hda/dpa
Die Wiedergabe wurde unterbrochen.