Bioprinting

Drucken wir uns ein Ohr

Rapid Prototyping mal ganz anders: Auf einer wissenschaftlichen Konferenz haben Wissenschaftler demonstriert, wie sie mit dem 3D-Drucker Körpergewebe herstellen. Damit wollen sie in Zukunft lebendige Implantate erschaffen.

Artikel veröffentlicht am 24. Februar 2011, 18:54 Uhr, Werner Pluta

Mit einem 3D-Drucker lassen sich jede Menge merkwürdiger Dinge herstellen: eine Querflöte beispielsweise, eine Zahnbürste mit einem eingebauten MP3-Player oder gleich der 3D-Drucker selbst - wobei der Erfolg jedoch eher zweifelhaft ist. Hod Lipson von der Cornell Universität in Ithaca im US-Bundesstaat New York eröffnet eine ganz neue Dimension des Rapid Prototypings: Er druckt Körperteile.

Biologische Materialien

Auf dem Jahrestreffen der wissenschaftlichen Gesellschaft der USA, der American Association for the Advancement of Science (AAAS), erklärte Lipson, wie er den vom ihm selbst mitentwickelten Open-Source-3D-Drucker Fab@Home so modifiziert, dass er biologische Materialien verarbeitet.

Die Idee sei, sagte Lipson, der in dem AAAS-Video fälschlicherweise als Wladimir Mironow bezeichnet wird, als Ausgangsmaterial Zellen des Patienten zu nehmen. Diese werden kultiviert und dann wird daraus ein Körperteil gedruckt. Dadurch könnten lebendige Implantate erstellt werden, die vom Organismus besser angenommen werden als synthetische.

Ohr aus Silikon

Während des Vortrages druckte der Fab@Home ein menschliches Ohr, wenn auch nicht aus einem Biomaterial, sondern aus Silikon. Es war nicht das erste Körperteil aus dem 3D-Drucker: Lipson und seine Kollegen haben bereits einen Meniskus aufgebaut. Dessen biologische Eigenschaften seien denen eines echten Meniskus sehr ähnlich. Außerdem haben die Forscher im vergangenen Jahr den Knochen eines Kalbs auf diese Weise repariert, beschreiben sie in einem wissenschaftlichen Aufsatz. Bis das Bioprinting eine medizinische Standardanwendung ist, werde es jedoch bestimmt noch einige Jahrzehnte dauern, sagte Lipson.

Ein Problem, welches die Wissenschaftler bis dahin noch werden lösen müssen, ist, eine Verbindung des künstlichen zum echten Gewebe herzustellen. Dieses wird von Nervenzellen und Adern durchzogen. Letztere versorgen das Gewebe mit Sauerstoff und Nährstoffen. Vor allem wenn größere Gewebestücke eingesetzt werden müssen, wird das problematisch. Das ist auch ein Grund, weshalb Lipson derzeit mit Knorpel arbeitet: Dieser wird nicht von Gefäßen versorgt. Außerdem verfügt er über keine ausgeprägte innere Struktur wie etwa ein Knochen.

Yoo druckt Haut

Lipson ist nicht der einzige, der sich mit Bioprinting beschäftigt: James Yoo von der Wake-Forest-Universität in Winston-Salem im US-Bundesstaat North Carolina berichtete auf der AAAS-Konferenz, dass seine Kollegen und er ein System entwickelten, mit dem sich Haut auf Brandwunden drucken lässt.

Der Bioprinter hat einen Laserscanner, der die Wunde abtastet. Aus dem Scanner erstellt das System ein 3D-Bild der Wunde, anhand dessen der 3D-Drucker dann das Hautstück erstellt. Damit haben die Forscher bereits ein 10 Quadratzentimeter großes Hautstück auf ein Schwein gedruckt.

Rapid Prototyping und Robotik

Neben Rapid Prototyping beschäftigt sich Lipson auch mit Robotik. Er war an der Entwicklung des Robotergreifers beteiligt, der aus einem mit Kaffeepulver gefüllten Ballon besteht.