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Das künstlich ausgedruckte Ohr in einer roten Nährlösung

Ein Ohr aus dem 3-D-Printer

Ersatzteile für menschliche Knochen, Knorpel oder andere Gewebe, und zwar passgenau für jeden Patienten und jede Patientin: Das verspricht ein neuer Bio-3-D-Drucker, den US-Forscher vorgestellt haben. Bereits geglückt ist unter anderem das Ausdrucken von Kieferknochen und Ohren.

Biotechnologie 16.02.2016

Nachdem die Forscher die Resultate in Labormäuse implantiert hatten, entwickelten sich funktionale Gewebsformen samt Blutgefäßen. "Der neue Drucker ist ein wichtiger Fortschritt für Ersatzgewebe", freut sich der Studienleiter Anthony Atala in einer Aussendung.

"Er kann dauerhaftes, menschliches Gewebe jedweder Form herstellen. Nach weiterer Entwicklung könnte er lebendes Gewebe und Organstrukturen liefern, die dann chirurgisch implantiert werden", so der Direktor des Wake Forest Institute for Regenerative Medicine in Winston-Salem im US-Bundesstaat North Carolina.

Die Studie

"A 3D bioprinting system to produce human-scale tissue constructs with structural integrity" von Hyun-Wook Kang und Kollegen ist am 15. Februar 2016 in "Nature Biotechnology" erschienen (sobald online).

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Ö1 Sendungshinweis:

Darüber berichtet auch Wissen aktuell am 16. 2. um 13:55.

Individuell maßgeschneiderte Lösungen

Das ist noch Zukunftsmusik, aber schon die nun vorgestellten Resultate klingen beeindruckend. Nach zehn Jahren Entwicklung – und einer Finanzierung nicht zuletzt durch mehrere Einrichtungen des US-Militärs – bietet das "Integrated Tissue and Organ Printing System" (ITOP) nach Eigenangaben eine Reihe von Vorteilen gegenüber seinen Vorgängern.

Bei diesen habe es oft an Stabilität, Größe und Stärke der ausgedruckten Organe gehapert. Atala und sein Team haben deshalb Zellen gemeinsam mit einem biologisch abbaubaren Polymer ausgedruckt. Die Kombination sorgt für die nötige mechanische Festigkeit. Zudem haben die Forscher in die Konstruktion Mikrokanäle eingebaut, mit deren Hilfe die Zellen mit Nährstoffen und Sauerstoff versorgt werden können – das lässt auch größere Teile zu.

Zwei Beispiele für ausgedruckte Gewebe in Nährlösungen: Kieferknochen links, Ohrwaschel rechts

Wake Forest Institute for Regenerative Medicine

Zwei Beispiele für ausgedruckte Gewebe: Kieferknochen links, Ohrwaschel rechts

Wie die Forscher betonen, ist ITOP darüber hinaus zu individuell maßgeschneiderten Lösungen fähig: Die Daten dafür stammen von 3-D-Bildern (Magnetresonanz, Computertomografie) der Patienten, die dann vom Computer in ein Modell übersetzt und danach ausgedruckt werden.

An mehreren Beispielen sei dies schon gelungen, dazu zählt ein Ohr. Um zu beweisen, dass ITOP komplexe 3-D-Strukturen entwickeln kann, haben die Forscher das Menschenohr unter die Haut von Mäusen implantiert. Zwei Monate später war das Organ noch immer in "guter Form" und hatte Knorpelgewebe und Blutgefäße ausgebildet. Ähnliches ist laut den Forschern auch mit Kieferknochen und Muskelgewebe geglückt.

Lukas Wieselberg, science.ORF.at

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