US-Forscher vom UCSD fertigen funktionierende Blutgefäßsysteme mit dem 3D-Drucker

Ein Forscherteam der Universität Kalifornien mit Sitz in San Diego (UCSD) gelang es, per 3D-Drucker ein funktionierendes Blutgefäßsystem herzustellen. Im Rahmen einer Studie befassten sich der Nano-Engineering-Professor Shaochen Chen und sein Team im Bereich des Bioprintings mit dem schwierigen Thema: Gewebe- und Organ-Druck.

Gewebe und Organe erfordern ein Gefäßnetzwerk, welches Blut, Nährstoffe, Abfallstoffe und andere Materialien biologischer Natur transportiert, damit sie funktionieren. Die Forscher der UCSD konnten eine ganze Reihe kleiner Gefäße drucken, die mit dem Blutgefäßsystem des menschlichen Körpers sind und sich in existierende Systeme integrieren lassen. Der 3D-Drucker wurde von den Forschern selbst entwickelt und fertigte bereits Lebergewebe und Mikro-Fische zur Neutralisierung von Giftstoffen im Körper.

Der UCSD Bioprinter verwendet UV-Licht mit dem schichtweise eine Lösung bestehend aus lebenden Zellen und einem photoempfindlichen Polymer ausgehärtet wird. Das ausgehärtete Polymer umgibt die Zellen, aus denen später ein biologisches Gewebe entsteht.

Tests an lebenden Mäusen erfolgreich

Der Vorgang beansprucht nur wenige Sekunden und bedeutet einen zeitlichen Vorteil gegenüber anderen Bioprinting-Methoden. Das eingesetzte Material ist preiswert und biokompatibel. Wie Wei Zhu, einer der beteiligten Wissenschaftler berichtet, lassen sich damit detailgenaue Strukturen aus Mikrogefäßen in hoher Auflösung fertigen. Die bisher gedruckten Strukturen umfassen eine Fläche von 4 x 5 mm und 0,6 mm Dicke. Sie wurden ein Tag lang in vitro kultiviert und danach in Hautverletzungen von Mäusen eingesetzt. Nach zwei Wochen schon stellten die Forscher fest, dass die gedruckten Strukturen sich in das bestehende Gefäßsystem integriert hatten und Blut darin normal zirkulierte.

Das Forscherteam befindet sich dennoch erst am Anfang, weil die Blutgefäße noch über keine Funktion verfügen. In ihrer Forschung möchte das Team an patientenspezifischem Gewebe aus pluripotenten Stammzellen arbeiten, was den Angriff des Immunsystems auf Transplantate unterbinden soll.

Der 3D-Biodruck erlaubt heute noch keine Herstellung vom funktionierenden Gewebe und Organen. Jedoch lassen sich bereits Hautzellen und künstliche Kniegelenke herstellen.