3D-Drucker stellt Gewebe und Knochen her

Operateure: Während der OP wird künftig Knochenersatz gedruckt (Foto: pixabay.com)

University Park (pte001/05.12.2024/06:00) - Ein Team der Pennsylvania State University ( https://www.psu.edu/ ) revolutioniert den biokompatiblen 3D-Druck mit einer neuartigen Printing-Technik. Ihre "Druckertinte" besteht aus sogenannten Sphäroiden, also nicht aus einzelnen Zellen, sondern aus ganzen Clustern. Diese lassen sich im Labor züchten. Deren Einsatz verbessert die Präzision und Skalierbarkeit der Gewebeproduktion und beschleunigt sie um das Zehnfache, verglichen mit bisher eingesetzten Techniken, heißt es.

Breite Anwendungspalette

Die neue Technik öffnet laut den Wissenschaftlern außerdem die Tür zur Entwicklung funktionaler Gewebe und Organe und zu Fortschritten auf dem Gebiet der regenerativen Medizin, die sich mit der Heilung verschiedener Erkrankungen durch die Wiederherstellung funktionsgestörter Zellen, Gewebe und sogar ganzer Organe beschäftigt.

"Wichtig ist vor allem die Möglichkeit, mit dieser Technik die Zelldichte zu erhöhen, sodass die Produkte den Originalen ähnlicher werden", sagt Entwickler Ibrahim T. Ozbolat. Die hohe Zelldichte sei für die Entwicklung von Gewebe, das sowohl funktionsfähig ist als auch in einer klinischen Umgebung eingesetzt werden kann, unerlässlich. Sphäroide stellen laut dem Fachmann ein optimales Ausgangsmaterial dar, da sie eine ähnliche Zelldichte wie menschliches Gewebe haben.

Direkter Druck von Knochen

Mit Bioprinting lassen sich 3D-Strukturen aus lebenden Zellen und anderen Biomaterialien aufbauen. Die Zellen werden dazu in einem Substrat wie einem Hydrogel eingekapselt, sodass eine Bio-Tinte entsteht, aus der dann die gewünschten Strukturen per Druck hergestellt werden. Diese Zellen wachsen weiter und vermehren sich. Nach mehreren Wochen haben sie dann ihre endgültige Form erreicht und können implantiert werden.

Das Team hat mittlerweile bewiesen, dass die neue Technik des Bioprintings für die bedarfsgerechte Gewebereparatur in einer chirurgischen Umgebung funktioniert. Die Wissenschaftler reparierten damit bereits eine Fehlstelle am Schädel einer Ratte, indem sie Sphäroide direkt hineindruckten. Die Cluster waren mithilfe der microRNA-Technologie so programmiert, dass sie sich zu Knochenmasse entwickelten.

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