Bioprinting: Forscher drucken implantierbares Gewebe

Körperteile aus dem 3D-Drucker: US-Medizinern ist ein Fortschritt im Bioprinting gelungen. Sie haben es geschafft, Ohren und andere Körperteile mit dem 3D-Drucker aufzubauen und über einen längeren Zeitraum am Leben zu halten.

Artikel veröffentlicht am 16. Februar 2016, 11:56 Uhr, Werner Pluta

3D-gedrucktes Gewebe: Nerven und Blutgefäße bilden sich. (Bild: Wake Forest Baptist Medical Centre)

Ein Ohr, ein Knochen, ein Muskel: US-Mediziner haben ein Verfahren entwickelt, um Gewebe mit dem 3D-Drucker aufzubauen. Auf diese Weise wollen Anthony Atala und seine Kollegen künftig Körperteile herstellen und Patienten implantieren.

Integrated Tissue-Organ Printer (Itop) nennen die Forscher vom Wake Forest Baptist Medical Centre in Winston-Salem im Bundesstaat North Carolina ihre Entwicklung. Der 3D-Drucker könne "stabile Gewebekonstrukte jeder Form im menschlichen Maßstab aufbauen", schreiben die Forscher in der Fachzeitschrift Nature Biotechnology.

Das Kunststoffgerüst wird abgebaut

Gedruckt wird mit einer Tinte, die aus einem biologisch abbaubaren Kunststoff und einem Hydrogel besteht, das die Zellen enthält. Das Vorbild für das gedruckte Gewebe stammt aus einer Computertomographie-Aufnahme. Der Kunststoff bildet das Gerüst für die Zellen. Es wird später abgebaut und durch Proteine ersetzt.

So weit ist das Verfahren bekannt. Bisherige Versuche, Gewebe mit dem 3D-Drucker herzustellen, scheiterten jedoch: Das gedruckte Gewebe konnte nur 200 Mikrometer dünn sein. Dickeres Gewebe starb ab, weil es nicht mit Sauerstoff und Nährstoffen versorgt wurde.

Das Gewebe enthält Versorgungskanäle

Dafür haben die Forscher um Atala eine Lösung gefunden: Die Tinte enthält Nährstoffe. Außerdem wird das Gewebe so aufgebaut, dass es mit feinen Kanälen durchsetzt ist. Über diese werden die lebenden Zellen mit Nährstoffen und Sauerstoff versorgt. "Unsere Ergebnisse zeigen, dass unsere Biotinten-Mischung in Kombination mit den winzigen Kanälen das richtige Umfeld bietet, damit die Zellen am Leben bleiben und das Zell- und Gewebewachstum unterstützt wird", sagte Atala.

Die Forscher bauten so Ohrmuscheln auf und implantierten sie Mäusen. Nach zwei Monaten hatten sich Knorpel und Blutgefäße gebildet. Im Muskelgewebe, das sie Ratten eingesetzt hatten, wuchsen nach zwei Wochen Nerven. Ein 3D-gedrucktes Stück Kieferknochen aus menschlichen Stammzellen, das ebenfalls einer Ratte eingesetzt wurde, hatte sich nach fünf Monaten im Knochengewebe mit dazugehörigen Blutgefäßen verwandelt.