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Tissue Engineering: Chipproduktionswerkzeuge helfen beim Organbau

US-Forscher haben Verfahren aus der Elektronikproduktion dazu eingesetzt, Herzmuskelgewebe herzustellen. Mit dieser Methode könnten künftig Implantate produziert werden.

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Tissue Engineering: Polymergerüst (violett) mit Muskelgewebe (grün) aus den Herzzellen von Ratten
Tissue Engineering: Polymergerüst (violett) mit Muskelgewebe (grün) aus den Herzzellen von Ratten (Bild: MIT)

US-Forscher haben mit Verfahren aus der Chipherstellung künstlich dreidimensionales Gewebe für Herzmuskeln aufgebaut. Das Verfahren soll ein besseres Verständnis davon ermöglichen, wie Zellen sich zu dreidimensionalem Gewebe formieren. Außerdem könnte das Verfahren künftig dazu genutzt werden, implantierbares Gewebe herzustellen.

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Die Forscher vom Massachusetts Institute of Technology (MIT) um Lisa Freed haben zunächst dünne Folien aus einem Polymer hergestellt. Die Folien weisen ein regelmäßiges Muster aus winzigen rechteckigen Löchern auf. Im nächsten Schritt haben sie mit den Werkzeugen, die Hardwarehersteller zum Aufbau von Platinen einsetzen, die Folien zu Gerüsten aufgebaut. Mit Hilfe der programmierbaren Fertigungsmaschinen ordneten sie dabei die Löcher so an, dass sie Lagen mit unterschiedlichen Mustern erhielten.

Die Forscher haben verschiedene Lochmuster ausprobiert und aus Muskelzellen von Mäusen und aus Herzzellen von Ratten muskelartige Faserbündel hergestellt. Dabei konnten sie die Ausrichtung der Bündel steuern. Das Gewebe, das sie aus den Herzzellen hergestellt haben, konnten sie durch elektrische Stimulation dazu bringen zu schlagen. Die Funktion der Herzmuskeln hänge von dem Aufbau der Muskelfasern, die aus den Muskelzellen bestehen, ab. Die Fasern ihrerseits bildeten Gewebelagen, erklärte MIT-Forscher Martin Kolewe dem US-Wissenschaftsmagazin Technology Review.

Gewebe wird gezüchtet, indem in solche Gerüste aus einem Polymer Zellen eingesetzt werden, die dann entsprechend der Vorgabe des Gerüsts wachsen und Gewebe bilden. Forscher wollen herausfinden, wie sie mit solchen Gerüsten Zellen dazu bringen können, sich auf eine bestimmte Art und Weise auszurichten. Bisher war die Forschung auf zwei Dimensionen beschränkt.

Ihr System sei einfach, eröffne aber durch das bisher nicht erreichte Maß an Kontrolle über das Porenmuster einen "ganz neuen Designraum", erklären die Forscher, die ihre Arbeit in der Fachzeitschrift Advanced Materials beschreiben. Dieses Maß an Kontrolle könne dazu genutzt werden, herauszufinden, welche Faktoren die Ausrichtung der Zellen und Gewebebildung beeinflussen. Außerdem könnten neue Designs für Gewebe für den klinischen Einsatz entwickelt werden.



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