Organe in 3D-Druck: Forschern gelingt Durchbruch bei den Blutgefäßen

Wissenschaftler haben eine Methode entwickelt, mit der sie die ersten funktionierenden Blutgefäße mittels 3D-Drucker erzeugen konnten. Bisher war es nur möglich, kleine Gewebeteile herzustellen. Mit den neuen Möglichkeiten könnten sich langfristig auch Lösungen in der Transplantationsmedizin eröffnen.

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Bislang galt der 3D-Druck von Blutgefäßen und Herzkammern als großes Problem. Den Forschern war es nicht möglich, Blut oder andere Nährstoffe durch die künstlich geschaffenen Organe zu pumpen. Ein Forscher-Team der Universitäten von Sydney, Harvard, Stanford und MIT ist jetzt ein Stück weiter.

Sie druckten ein Skelett aus Gefäßen, das die komplexe Gefäßstruktur eines Organs darstellt. Darum ließen dann menschliche Zellen wachsen und härteten sie mit Licht aus. Sobald diese stabil waren, wurden sie vom 3D-gedruckten Material gelöst. Zurück blieb ein dichtes Netz humaner Endothelzellen, die sich binnen einer Woche zu stabilen Kapillaren organisierten.

Die neue Methode könnte nun neue Horizonte für Transplantationen eröffnen. „Stellen sie sich vor, sie könnten in ein Krankenhaus gehen und ein vollständig gedrucktes Organ haben. Mit allen Zellen, Proteinen und Blutgefäßen an der richtigen Stelle. Und das einfach, indem man den ‚Druck‘-Knopf am Computerbildschirm drückt“, zitiert Techcrunch Dr. Luiz Bertassoni von der Universität von Sydney.

Bislang sei es nur gelungen kleine Gewebeteile im Labor zu erzeugen. So laufen im Augenblick etwa Drogentoxizitätstests mit Lebergewebe. Doch bislang ist es noch ein weiter Weg von diesen Exemplaren bis hin zu vollständig gedruckten Organen mit patienteneigenen Stammzellen, die dann auch implantiert werden könnten. Die größte Hürde ist bisher die Gefäßversorgung dieser Organe. Ohne ein ausreichendes Gefäßnetz würden die Zellen nicht mit Sauerstoff versorgt werden. Sie könnten keine Abfallprodukte ausscheiden, wodurch sie sterben und die gedruckten Organe wertlos machen würden.

„Die Möglichkeit, im Handumdrehen dreidimensionales Gewebe mit funktionierenden Kapillaren herzustellen, eröffnet eine völlig neue Dimension“, so der Wissenschaftler weiter. Die Blutgefäße werden dazu genutzt, um Nährstoffe durch das künstlich erzeugtes Bioprint-Gewebe zu transportieren. Sie sorgen für eine bessere Zelldifferenzierung und Wachstum.

Jedes Jahr sterben Hunderttausende von Menschen, weil sie nicht rechtzeitig genug eine Organtransplantation erhalten. Nach wie vor übersteigt der Bedarf an Spenderorganen die tatsächliche Verfügbarkeit, so das Portal 3dprint.com. Konkrete Zahlen nennt hier etwa die Initiative Organspende Rheinland-Pfalz, die schreibt: „Im Jahr 2009 wurden ca. 2.800 Nieren verpflanzt, auf der Warteliste standen aber über 8.000 Patienten. Der Bedarf an Spendernieren ist am größten. Es folgen Leber, Herz und Lunge.“ Das Problem existiert jedoch weltweit. Darauf weist ein Papier der Ruhr-Uni Bochum hin. Darin heißt es: „(…) fast allen Ländern, in denen Organtransplantationen durchgeführt werden, (übersteigt) die Nachfrage nach Organen ihr Angebot (…).

Geforscht wird zu diesem Thema unter anderem auch auf dem Gebiet der Lebensmittelherstellung. Ein erstes Gerät ist bereits serienmäßig auf dem Markt (mehr hier).

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