Südkoreanische Forscher haben erfolgreich eine Hornhaut mit einem 3D-Drucker entwickelt. Für die künstliche Herstellung der Augenhornhaut wurde eine spezielle Biotinte verwendet, die vom 3D-Bioprinter in die individuelle Form gebracht wurde. Damit möchten man dem weltweiten Mangel an Spenderhornhaut entgegenwirken.

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Die dünne Schicht, die die Pupille bedeckt und das Auge vor äußerem Einfluss schützt, nennt sich Hornhaut. Da es sich dabei um die erste Schicht handelt, die Licht zulässt, ist die Transparenz der Hornhaut laut einem Artikel in einem Wissenschaftsblog sehr wichtig.
Menschen mit einer stark beschädigten Hornhaut müssen oft lange auf eine Hornhauttransplantation warten und leiden stark unter der Seheinschränkung.

Wartezeiten von sechs und mehr Jahren

2018 hofften 2000 Personen in Korea auf eine Spende, oft bereits seit sechs oder mehr Jahren. Wissenschaftler wollen dieses Problem mit einer künstlich hergestellten Hornhaut lösen. Dazu verwenden sie rekombinantes Kollagen oder chemische Substanzen wie synthetisches Polymer. Das Problem dabei ist, dass es sich nicht gut ins Auge einfügt und auch nicht transparent ist.

Ein Team von Forschern rund um Professor Hong Kyun Kim, der im Bereich Augenheilkunde an der Kyungpook National University School of Medicine in Südkorea arbeitet, stellt jetzt mit seinem Team eine kundenspezifische Hornhaut aus einer speziellen Biotinte mit einem 3D-Bioprinter her. Sie verwendeten eine biokompatible Tinte aus dezellularisiertem Hornhautstroma und Stammzellen. Die 3D-Biodrucktechnologie fasst die Mikroumgebung der Hornhaut zusammen, wobei am Ende eine transparente Hornhaut entsteht.

3D-gedrucktes Hornhauttransplantat
Viele Patienten haben dank der 3D-gedruckten Hornhaut eine größere Chance, schneller an eine neue Hornhaut zu kommen (Bild © Pohang University of Science & Technology).

Viele Forscher arbeiteten bereits an der Herstellung von Hornhaut

Viele Forscher haben versucht, die menschliche Hornhaut zu replizieren. Die Hornhaut ist in einem Gittermuster auf Kollagenfibrillen organisiert. Das Gittermuster ist direkt mit der Transparenz der Hornhaut verbunden. Die Verwendung von zytotoxischen Substanzen im Körper erschwerte die Transplantation. Die Forscher nutzten beim 3D-Druck eine Scherspannung, die sie regulierten, sodass das Muster der Kollagenfibrillen kontrolliert werden konnte. Das Gittermuster entstand nach 4 Wochen in vivo. Es entsprach der Struktur der menschlichen Hornhaut.

Hornhaut mit und ohne 3D-Drucker
Das Gittermuster ist direkt mit der Transparenz der Hornhaut verbunden (Bild © Pohang University of Science & Technology).

Professor Jinah Jang sieht die Strategie als Kriterium für die Transparenz wie auch für die Sicherheit der hergestellten Hornhautstroma. Vielen Patienten könnten so auf eine schnellere Transplantation hoffen.

Den weltweiten Mangel an Spenderhornhaut nahmen auch britische Wissenschaftler zum Anlass, an einer 3D-gedruckten Spenderhornhaut zu arbeiten. Erstmalig berichteten wir im Jahr 2015 von einem Forschungsprojekt aus China, welches Augenhornhaut mit einem 3D-Drucker hergestellt haben soll.

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