Ein Forscherteam des Indian Institute of Science (IISc) in Bengaluru hat eine neue, intelligente gelbasierte Folie mit 3D-Druck-Technologie entwickelt, die sich während der Operation von selbst in einen Schlauch rollen kann, um so eine Nervenleitung zu bilden. Nervenverletzungen könnten so schneller heilen und die Komplexität von Operationen würde sich dabei reduzieren. Ihre Ergebnisse haben die Forscher in einem Artikel mit dem Titel „4D Printed Programmable Shape-Morphing Hydrogels as Intraoperative Self-Folding Nerve Conduits for Sutureless Neurorrhaphy“ im Fachjournal Advanced Healthcare Materials veröffentlicht.
Alternative zu Autografts
Bioresorbierbare Leitungen auf Polymerbasis werden derzeit für den klinischen Einsatz als Alternative zu Autografts, dem bisherigen Goldstandard für die Behandlung peripherer Nervenverletzungen untersucht. Die Morbidität an der Spenderstelle im Fall von Autotransplantaten und die Notwendigkeit von Nähten, die hoch qualifizierte Mikrochirurgie erfordert, schränkt diese Behandlungsstrategien ein. Nähte könnten zudem zu Komplikationen führen.
Die intelligente gelbasierte Folie der Forscher kann sich während einer Operation selbstständig in einen Schlauch rollen, um eine Nervenleitung zu bilden. Unter der Leitung von Professor Kaushik Chatterjee hat das Team eine zweischichtige Gelfolie durch 3D-Druck in vordefinierten Mustern aus zwei Gelen konstruiert. Die Gelformulierungen wurden so ausgewählt, dass sie unterschiedlich quellen. Die getrocknete Gelfolie wurde von den Forschern in Wasser getaucht, wo sie schnell quoll und sich zu einem Schlauch zusammenrollte. Um Röhren mit gewünschten Abmessungen zu erzeugen, die die Forscher durch Computermodellierung vorhersagen können, können Faltungsverhalten und die endgültige Form des Gels programmiert werden. Es gelang ihnen, die Gelfolien mit dünnen Fasern im Nanometerbereich zu beschichten, damit die Körperzellen daran haften.
Test an Ratten
Gemeinsam mit Forschern des Indian Institute of Technology in Roorkee und der Maharishi Markandeshwar University hat das Team des IISc die 4D-gedruckten Leitungen zur Reparatur und Regeneration einer 2-mm-Lücke im Ischiasnerv von Ratten getestet. Sie haben unter dem defekten Bereich des Nervs formverändernde Folien platziert und stimuliert, um die defekte Stelle zu umhüllen, ohne einen Kanal um den Nerv zu bilden. Die Nervenenden könnten durch die implantierte Leitung wachsen. 45 Tage lang zeigte sich im Anschluss eine Regeneration der Nerven bei den Ratten.
Die 4D-gedruckten Leitungen werden noch nicht in der Klinik eingesetzt, könnten aber eine neue Generation medizinischer Geräte zur Behandlung von Nerven und anderem Gewebe. Mit diesen 4D-gedruckten Leitungen wären laut den Forschern weniger komplexe Operationen notwendig, die Arbeit mit minimal-invasiven Verfahren ebenso wie eine schnellere Heilung.
