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Ersatzknochen aus dem Drucker: Deutsche Forscher wollen menschliche Knochen mit Gefäßzellen drucken

Ein Wissenschaftlerteam rund um Prof. Dr. Günter Finkenzeller vom Universitätsklinikum Freiburg möchte menschliche Knochen inklusive Gefäßzellen mit Unterstützung eines 3D-Druckers herstellen. Das Projekt leitet er zusammen mit Dr. Peter Koltay, leitender wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Mikrosystemtechnik (IMTEK) der Universität Freiburg.

Sollte es gelingen menschliche Knochen inklusive Gefäßzellen mithilfe eines 3D-Druckers zu erzeugen, könnten diese Zellen mit dem Blutkreislauf des jeweiligen Patienten verbunden werden. Auf diese Art und Weise sollen Ersatz-Knochen mit durchblutetem Gewebe entstehen. Dadurch wäre es erstmals möglich das gegebenenfalls erkrankte oder zerstörte Original durch einen vollwertigen Ersatzknochen zu ersetzen.

Kuenstliches Knochengewebe

Künstliches Knochengewebe (gelb) mit Endothelzellen (rot) (Bild © Imtek/Universität Freiburg).

Die Forscher setzen bei der Umsetzung dieses Vorhabens auf die Endothelzellen, die dafür bekannt sind, die Blutversorgung künstlicher Gewebe zu verbessern. Denn bislang geht der überwiegende Teil der Knochenzellen aufgrund von Sauerstoffmangel kaputt, bevor die Zellen die überlebenswichtigen Gefäße erzeugt haben. Der neue Ansatz sieht vor, dass die Endothelzellen genauso wie die Knochenzellen mittels 3D-Druck an der jeweiligen Stelle platziert werden, damit sich die Gefäße zur besseren Durchblutung des Gewebes beitragen können. Sollte dieser Vorgang erfolgreich sein, könnten laut Finkenzeller die Gefäße des künstlichen Gewebes kurz nach der Operation mit den Gefäßen des gesunden Gewebes zusammenwachsen, wodurch die Blutversorgung des Kunstgewebes sichergestellt sei.

Der Deut der Forschung erlaubt bereits den Druck von einfach aufgebauten Gewebeteilen, die mit 3D-Spezialdruckern hergestellt werden können. Sollte das Verfahren der Freiburger Wissenschaftler erfolgreich sein, sollen künftig größere Kunstgewebe bis hin zu vollständigen Organen gedruckt werden. Klinisch bedeutsam soll die Arbeit der Forscher erst in fünf bis sieben Jahren sein. Bis zur Implantation der Knochengewebe soll es sogar noch länger dauern.

In der Medizin gewinnt der 3D-Drucker immer mehr an Gewicht, weil mit dieser Technologie bereits künstliche Kniegelenke, Hände und Schädeldecken gedruckt werden können.

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