Dank der sich ständig weiterentwickelnden Technologie des 3D-Drucks haben Wissenschaftler endlich einen Weg gefunden, eigene Organe und Prothesen für ihre Patienten herzustellen. Aber wussten Sie, dass ein modifizierter 3D‑Drucker dies ermöglicht hat?
Im Jahr 2019 war es einer Gruppe von Wissenschaftlern der Tel Aviv University gelungen, ein menschliches Herz erfolgreich mit den Zellen eines Patienten zu drucken. Die verwendeten biologischen Materialien sollen die immunologischen, zellulären, biochemischen und anatomischen Eigenschaften des Patienten vollständig entsprechen.
Was ist 3D-Bioprinting?
3D‑Druck ist eine Form der Fertigung, die menschliche Zellen und andere biokompatible Materialien als Tinte oder Bio‑Tinten verwendet, um lebende Strukturen Schicht für Schicht zu drucken, die das Verhalten natürlicher lebender Systeme nachahmen.
Diese biogedruckten Strukturen werden häufig verwendet, um zu untersuchen, wie ein bestimmtes Organ außerhalb des Körpers funktioniert. Die Geometrie eines biogedruckten Systems ist der eines natürlichen Organs sehr ähnlich und genauer für den Einsatz im Bereich der Gewebe‑ und Bioingenieurwissenschaften. Der Bioprinting‑Prozess wird auch in der pharmazeutischen Forschung und Entwicklung genutzt.
Bald wird Bioprinting für klinische Anwendungen wie Hauttransplantationen, Knochentransplantationen, Implantate, biomedizinische Geräte und ja, sogar 3D‑gedruckte Organe eingesetzt werden. (Quelle: Allevi by 3D Systems)
Wie können 3D‑gedruckte Organe Leben retten?
Tausende von Patienten warten derzeit auf Organe, um ihr Leben zu verlängern, doch aufgrund des weltweiten Organknappens und einer begrenzten Anzahl von Organspendern sterben mehrere dieser Patienten, bevor eine Transplantation möglich ist. Während die Gewebetechnik noch ein neues Feld ist, entwickeln biomedizinische Ingenieure revolutionäre Lösungen mittels 3D‑gedruckter Organstrukturen, die als Gerüste fungieren und dabei helfen können, beschädigtes Gewebe zu regenerieren.
Die Technologie hinter diesem Fortschritt wird letztendlich zur Herstellung künstlicher Organe führen, die die Notwendigkeit einer Lebendorganspende ersetzen können. (Quelle: The Conversation)
Das 3D‑gedruckte Herz
Im Jahr 2019 konnten Forscher der Tel Aviv University ein Herz mit den Zellen eines Patienten 3D‑drucken. Dies ist ein enormer Durchbruch im 3D‑Bioprinting.
Dies ist das erste Mal, dass jemand irgendwo erfolgreich ein komplettes Herz mit Zellen, Blutgefäßen, Ventrikeln und Kammern konstruiert und gedruckt hat. In diesem Stadium ist unser 3D‑Herz klein, von der Größe eines Kaninchenherzens. Aber größere menschliche Herzen erfordern dieselbe Technologie. Die Biokompatibilität der konstruierten Materialien ist entscheidend, um das Risiko einer Implantatabstoßung zu eliminieren, das den Erfolg solcher Behandlungen gefährdet. Die Zellen müssen eine Pumpfunktion entwickeln; sie können derzeit kontrahieren, aber wir benötigen, dass sie zusammenarbeiten. Vielleicht wird es in zehn Jahren Organ‑Drucker in den besten Krankenhäusern der Welt geben, und diese Verfahren werden routinemäßig durchgeführt.
Prof. Tal Dvir, Molekulare Zellbiologie und Biotechnologie, Tel‑Aviv‑Universität
Der Bioprint des Herzens beinhaltet das Entnehmen von Fettgewebe, das die Bauchorgane des Patienten umgibt. Das Forschungsteam trennte anschließend die Zellen im Gewebe von der extrazellulären Matrix. Die Zellen wurden dann so programmiert, dass sie als Stammzellen fungieren und zusätzlich die Fähigkeit besitzen, sich in Herz‑Zellen zu differenzieren. Die Matrix wurde anschließend zu einem Hydrogel verarbeitet und diente als Bio‑Tinte.
