Lebende Knochen mit Blutgefäßen aus dem 3D-Drucker

12. März 2015, 15:38
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Blutversorgung war bisher größtes Problem bei gedruckten Geweben - "BioPrinter" könnten in wenigen Jahren klinisch einsetzbar sein

Freiburg - Es klingt nach einem vertrauten Science-Fiction-Motiv, doch der Weg dorthin ist offenbar nicht mehr weit: Wissenschafter des Universitätsklinikums Freiburg entwickeln einen 3D-Drucker, der aus Zellen von Knochen und Blutgefäßen funktionsfähiges Knochengewebe herstellt. Die Gefäßzellen sollen die Durchblutung des Gewebes verbessern, indem sie eine Verbindung zum Blutkreislauf des Patienten herstellen. Sollte sich das Verfahren bewähren, könnten damit auch größere Kunstgewebe gedruckt werden, bis hin zu ganzen Organen. Klinische Bedeutung dürften diese speziellen "BioPrinter" nach Ansicht der Forscher in fünf bis sieben Jahren erlangen.

"Bei der Entwicklung von künstlichem Knochengewebe ist die Frage der Blutversorgung noch immer weitgehend ungelöst. Dadurch ist sowohl die Größe als auch der Typ des Gewebes stark beschränkt", sagt Günter Finkenzeller von der Klinik für Plastische und Handchirurgie des Universitätsklinikums Freiburg. Bekannt ist, dass sich die Blutversorgung eines künstlich erzeugten Gewebes durch sogenannte Endothelzellen verbessern lässt. Diese Zellen kleiden die Gefäße aus und können auch selbst neue bilden. Doch bisher stirbt ein Großteil der Knochenzellen aufgrund von Sauerstoffmangel, bevor die Zellen Gefäße gebildet haben.

"Unser Ansatz sieht vor, dass wir die Endothelzellen genauso wie die Knochenzellen per 3D-Druck im Gewebe an die Stelle platzieren, wo sich die Gefäße ausbilden sollen", sagt Finkenzeller. "Die Gefäße des künstlichen Gewebes könnten dann zeitnah nach der Operation mit den Gefäßen des umgebenden gesunden Gewebes zusammenwachsen und so die Blutversorgung des Kunstgewebes sicherstellen", erläutert der Wissenschafter.

Haut aus dem Drucker in fünf bis sieben Jahren

Mit Spezialdruckern ist es bereits heute möglich, kleine und relativ einfach strukturierte Gewebeeinheiten zu drucken. Dafür werden dem Körper Zellen entnommen, in einer Nährlösung vermehrt und mit einem 3D-Drucker in eine Trägermatrix eingebracht. Diese wird dann implantiert. "Der 3D-Druck von lebendigem Hautgewebe könnte in fünf bis sieben Jahren klinisch Bedeutung erhalten", sagt Finkenzeller. "Bei der Herstellung und Implantation von Knochengewebe wird es allerdings länger dauern, da dafür noch zentrale Fragen der Gewebe-Abstoßungs-Reaktion geklärt werden müssen."

  • Künstliches Knochengewebe (gelb) mit angelegten Blutgefäßen (Endothelzellen in rot) könnte bald schon Realität werden.
    illu.: imtek / universität freiburg

    Künstliches Knochengewebe (gelb) mit angelegten Blutgefäßen (Endothelzellen in rot) könnte bald schon Realität werden.

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