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Tissue Engineering: Harvard-Forscher drucken Gewebe mit Adern

Wissenschaftler der Harvard-Universität haben Biotinten entwickelt, mit denen sich komplexes dreidimensionales Gewebe herstellen lässt. Es ist sogar von Blutgefäßen durchzogen.

Artikel veröffentlicht am ,
Tissue Engineering: Biotinte schmilzt beim Abkühlen.
Tissue Engineering: Biotinte schmilzt beim Abkühlen. (Bild: Harvard University)

Dem Ziel, Gewebe künstlich herzustellen, ist Jennifer Lewis einen Schritt nähergekommen: Die Materialwissenschaftlerin von der Harvard University in Cambridge im US-Bundesstaat Massachusetts hat mit ihrem Team Biotinten und einen 3D-Drucker entwickelt, mit denen komplexes Gewebe aufgebaut werden kann.

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Die Tinten müssen wichtige Zutaten von lebendem Gewebe enthalten, damit sie sich mit diesem verbinden. Drei verschiedene haben die Forscher entwickelt, mit denen sie jeweils unterschiedliches Gewebe drucken: Eine dieser Tinten enthält eine extrazelluläre Matrix, auch Interzellularsubstanz genannt, die Gewebe zusammenhält. Tinte Nummer zwei enthält neben der extrazellulären Matrix noch lebende Zellen. Aus diesen Tinten lässt sich Gewebe mit unterschiedlichem Aufbau herstellen.

Fehlende Blutgefäße

Forscher haben auch vorher schon 3D-Druck-Verfahren für Gewebe entwickelt. Allerdings könne dieses nur sehr dünn sein. Dickeres Gewebe sterbe ab, erklärten die Harvard-Forscher: Den Zellen fehle Nahrung und Sauerstoff. Lebendes Gewebe sei zu diesem Zweck von dünnwandigen Blutgefäßen durchzogen, die diese zu den Zellen brächten sowie Kohlendioxid und Abfallstoffe abtransportierten.

Lewis hat mit ihrem Team deshalb eine weitere Biotinte entwickelt, um diese lebenswichtige Funktion nachzubauen: Mit der dritten Tinte können sie Blutgefäße herstellen. Diese hat eine ungewöhnliche Eigenschaft: Sie schmilzt, wenn sie abkühlt. Die Wissenschaftler drucken damit zunächst ein zusammenhängendes Netz von Fäden. Danach kühlen sie die Tinte und saugen sie ab - so entsteht ein Netz von kleinen Röhren in dem Gewebe.

Gewebe mit drei Zelltypen

Die Wissenschaftler erzeugten auf diese Weise Gewebe unterschiedlicher Bauweise aus drei verschiedenen Zelltypen mit einem Netz von Blutgefäßen. Als sie in das Röhrensystem Endothelzellen injizierten, wuchsen diese nach und bildeten so eine Auskleidung in den Röhren.

Das Verfahren sei zwar "ein früher, aber wichtiger Schritt hin zum Aufbau eines voll funktionsfähigen Ersatzes für verletztes oder krankes Gewebe", erklären die Forscher. Insbesondere sei es ein wichtiger Fortschritt, dass Zellen in dem künstlich hergestellten Gewebe überlebten und wüchsen. "Im Idealfall wollen wir der Biologie so viel Arbeit wie möglich überlassen", sagte Lewis.

Gewebe für Arzneimitteltests

Im nächsten Schritt wollen sich die Forscher darauf konzentrieren, 3D-Gewebe aufzubauen, das wirklichkeitsnah genug ist, um daran Arzneimittel zu testen. Dafür gebe es unmittelbar Bedarf, sagte Lewis. Das Ziel ist, irgendwann in der Lage zu sein, ein verletztes Körperteil mit einem Computertomographen abzutasten, das entsprechende Gewebe am Computer zu entwerfen, es dann von einem 3D-Drucker herstellen zu lassen und es schließlich dem Patienten einzusetzen.

  • 3D-gedrucktes Gewebe unter dem Mikroskop und als schematische Darstellung (Bild: Harvard University)
3D-gedrucktes Gewebe unter dem Mikroskop und als schematische Darstellung (Bild: Harvard University)

Materialwissenschaftlerin Lewis hat bereits mehrere Spezialtinten für verschiedene Anwendungen entwickelt. Damit lassen sich etwa Antennen drucken oder Schaltkreise malen. Ende vergangenen Jahres stellte sie einen 3D-gedruckten Akku vor. Die Biotinten beschreiben sie und ihr Team in der Fachzeitschrift Advanced Materials.

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blubberlutsch 21. Feb 2014

https://www.golem.de/news/bioprinting-modern-meadow-druckt-schnitzel-1208-93895.html...

tibrob 20. Feb 2014

Musste auch eben spontan dran denken - dann könnte ich mir endlich meine eigene Leeloo...


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