Forscher drucken maßgeschneiderte Knorpel

Menschen mit Bewegungsschmerzen können hoffen - Anordnung in beliebiger Geometrie möglich

Logo der Technischen Universität Wien aus Knorpelzellkügelchen (Foto: tuwien.at)

Wien (pte010/12.02.2024/11:30) - Forscher der Technischen Universität Wien ( https://www.tuwien.at ) haben mithilfe eines Präzisions-3D-Druckverfahrens winzige, poröse Kügelchen aus biologisch verträglichem und abbaubarem Kunststoff erzeugt, in denen sie Knorpelzellen ansiedeln. Diese Kügelchen mit einem Durchmesser von nur einem Drittel Millimeter lassen sich in beliebiger Geometrie anordnen - angepasst an das Gelenk, das geheilt werden soll. Es entsteht ein lückenloses lebendes Gewebe, heißt es aus der österreichischen Hauptstadt.

Gleichmäßige Verteilung

"Knorpel aus Stammzellen zu kultivieren, ist gar nicht die größte Herausforderung. Das Hauptproblem ist, dass man normalerweise wenig Kontrolle darüber hat, welche Form das entstehende Gewebe dann annimmt. Das liegt auch daran, dass solche Stammzellklumpen im Laufe der Zeit ihre Form verändern und oft schrumpfen", sagt Oliver Kopinski-Grünwald vom Institut für Werkstoffwissenschaften und Werkstofftechnologie.

Die Kügelchen ähneln Käfigen, die mit sogenannten differenzierten Stammzellen gefüllt werden. Diese Zellen können sich nicht in beliebige Gewebe entwickeln, sondern nur zu Knorpel werden. "Auf diese Weise können wir zuverlässig Gewebe-Konstrukte erzeugen, in denen die Zellen ganz gleichmäßig verteilt sind und die Zelldichte sehr hoch ist", weiß Aleksandr Ovsianikov, Leiter der Forschungsgruppe 3D Printing and Biofabrication.

Therapie bei Verletzungen

Benachbarte Kügelchen verwachsen miteinander, die Zellen wandern von einem Kügelchen ins nächste und umgekehrt. Sie verbinden sich nahtlos und ergeben eine geschlossene Gesamtstruktur ohne Hohlräume. Im Laufe der Zeit bauen sich die Kunststoffstrukturen selbstständig ab, sodass nur noch der Knorpel übrigbleibt. "Ein erstes Ziel wäre, kleine maßgeschneiderte Knorpelgewebsteile zu produzieren, die man nach einer Verletzung in bestehendes Knorpelmaterial einsetzen kann", so Kopinski-Grünwald.

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