Medizinforschung:

Blutgefäß-Modell aus 3D-Drucker hilft bei Thrombose-Forschung

Niederländischen Forschern gelang es, ein Blutgefäß-Modell mittels 3D-Drucker für die Thrombose-Forschung herzustellen. Auch die Ursachen einer Thrombose wurden mit diesem Modell untersucht.

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Ein Forscherteam der University of Twente und der Universität Utrecht hat einer Mitteilung der Webseite Medical Physics Web zufolge ein Blutgefäß-Modell per 3D-Drucker für die Thrombose-Forschung hergestellt. Das Experiment der Forscher untersuchte die Ursachen einer Thrombose mit dem gedruckten Modell eines mikrofluidischen Blutgefäß-Modells.

Bei einer Thrombose handelt es sich um ein Blutgerinnsel in einer Arterie oder Vene, das Blutgefäße verstopfen kann. Jedes Jahr sterben weltweit 14 Millionen Menschen an den Folgen einer Thrombose, zu denen auch Herzinfarkte und Schlaganfälle gehören.

Basierend auf den Computertomographie-Daten eines echten Blutgefäßes wurde das Modell per 3D-Drucker gefertigt und analysiert, wie Blutgerinnsel durch Stenose-Defekte entstehen können.

3D-gedruckte und Originalblutbahnen
Auf diesem Bild sind A und B) die 3D-gedruckte Blutbahn mit und ohne Einengung, C) die Box inklusive gedruckter Blutbahn und D) eine natürliche Ader mit und ohne Einengung. (Bild: © Lab on a chip / Medicalphysicsweb.org)

Das 3D-Blutgefäß wurde per Stereolithografie (SLA) gedruckt. Die entstandene Negativform wurde mit einer Mischung aus Polydimethylsiloxan (PDMS) und einem Vernetzungsmittel-Mix gefüllt und ausgehärtet. Das Ergebnis war ein mikrofluidisches Röhrchen, das den Gefäßkanal simuliert. Es handelt sich bislang um das detailreichste Modell von Arterien sowie des Blutflusses. Die Wechselwirkung zwischen Blutfuss und Gefäßwand konnten die Forscher erfolgreich simulieren.

Die Wände mikrofluidischer Chips wurden mit menschlichen Nabelvenenendothelzellen beschichtet, mit denen es dem Forscherteam gelang, ein Blutgerinnsel auszulösen, bei dem sich Blutplättchen zusammenlagern. Es wurde ein erhöhter Rückfluss stromabwärtes des Stenose-Defekts festgestellt.

Das Forscherteam rechnet mit einer Übereinstimmung der Ergebnisse ihres Experiments mit den Fluid-Flow-Simulationen ihres Computers, damit ein systembiologischer Ansatz für die Forschung errechnet werden kann. In Zukunft können durch den erfolgreichen Test vergleichbare Untersuchungen durchgeführt werden. Das 3D-Modell des Blutgefäßes dürfte weiterentwickelt werden und könnte die Erforschung von Gefäßerkrankungen auf ein neues Level heben.

Vor zwei Jahren druckten Wissenschaftler der Universität Utrecht erfolgreich Knorpel mit einem 3D-Drucker. In den USA gelang es Wissenschaftler des UCSD erfolgreich, funktionierende Blutgefäßsysteme mit einem 3D-Drucker herzustellen und in Mäuse einzupflanzen. Eigens für ihre Forschungen entwickelten sie einen 3D-Bioprinter. Chinesische Forscher gaben im Dezember 2016 bekannt, erstmals Blutgefäße per 3D-Druck gefertigt und in Affen implantiert zu haben. Im März 2016 schafften es Forscher der Harvard University, Gewebe mit einem 3D-Drucker herzustellen, welches mehr als sechs Wochen überlebte und sich bereits in Knochengewebe umwandelte.

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