Ein Forschungsteam der University of Edinburgh hat erfolgreich künstliche Blutgefäße mit einem kostengünstigen, modifizierten 3D-Drucker hergestellt. Der für rund 115 Euro erworbene 3D-Drucker-Kit diente als Grundlage für eine neu entwickelte Plattform, die es ermöglicht, künstliche Blutgefäße zu drucken, die in ihren Eigenschaften den menschlichen Venen sehr nahekommen. Dies könnte die Ergebnisse von Herzoperationen, insbesondere Bypass-Operationen, erheblich verbessern.
Erweiterter 3D-Druck für medizinische Zwecke
Das Team um Dr. Norbert Radacsi entschied sich bewusst für einen kostengünstigen Ansatz, da keine Finanzierung für die Studie vorhanden war und das Ziel darin bestand, die Technologie auch für Länder mit geringen finanziellen Mitteln zugänglich zu machen. Die künstlichen Gefäße werden aus einem modifizierten Gelatine-Hydrogel gedruckt, das mit Nanofasern verstärkt wird. Diese Technik macht die gedruckten Gefäße widerstandsfähig und flexibel, was sie für den Einsatz in der Herzchirurgie geeignet macht.
Herz-Kreislauf-Erkrankungen sind weltweit die häufigste Todesursache. Verengte oder blockierte Arterien, insbesondere die Koronararterien, führen oft zu lebensbedrohlichen Komplikationen. Die Forscher in Edinburgh konzentrierten sich auf die Entwicklung von kleinen Durchmesser-Grafts, die in der Lage sind, menschliche oder synthetische Venen bei Bypass-Operationen zu ersetzen. Diese neuen Gefäße könnten die Risiken von Narbenbildung, Schmerzen und Infektionen, die mit der Entnahme von Venen einhergehen, minimieren.
Weiterentwicklung und zukünftige Anwendungen
Die Herstellung der künstlichen Gefäße erfolgt auf einer stark modifizierten Plattform, die ursprünglich aus einem 3D-Drucker-Kit bestand. Statt des herkömmlichen Filament-Druckkopfes wurde ein biologisches Druckmaterial eingesetzt, das auf einer rotierenden Plattform verarbeitet wird, um die inneren Schichten der Gefäße zu formen. Die gedruckten Gefäße haben Durchmesser von 1 bis 40 Millimetern und bestehen hauptsächlich aus einem modifizierten Gelatine-Hydrogel, das von Nanofasern aus biologisch abbaubaren Polyester-Molekülen ummantelt wird. Diese Materialkombination soll innerhalb von zwei Jahren im Körper vollständig abgebaut werden, ohne dass toxische Rückstände entstehen.
Das Team plant, in Zukunft menschliche Zellen in die Struktur der Gefäße einzubringen, um die natürliche Struktur von Arterien und Venen noch genauer nachzubilden. Diese Fortschritte könnten nicht nur in der Herzchirurgie, sondern auch bei der Entwicklung biogedruckter Organe wie Nieren und Blasen von Bedeutung sein. Die Forscher arbeiten bereits an zukünftigen Projekten, um diese Technologien weiterzuentwickeln und sie für klinische Anwendungen vorzubereiten.
Die nächsten Schritte umfassen Tierversuche an Schweinen, die in Zusammenarbeit mit dem Roslin-Institut der Universität Edinburgh durchgeführt werden. Erste Tests am Menschen könnten nach weiteren zehn Jahren erfolgen, so die Schätzung von Dr. Radacsi.
Die Ergebnisse dieser Forschung wurden in der Fachzeitschrift Advanced Materials Technologies veröffentlicht und in Zusammenarbeit mit der Heriot-Watt University durchgeführt.
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