Forscher an der School of Dental Medicine der University of Connecticut haben einen Handheld-Biodrucker entwickelt, mit dem volumetrischer Muskelverlust und andere Krankheiten behandelt werden können. Die mit dem Bioprint-3D-Stift hergestellten Gerüste haften um das Gewebe der Verletzung herum und sorgen so für ein Wachstum der Muskelzellen und schnelle Regeneration. Erste Tests mit dem 3D-Biopen verliefen erfolgreich.

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Handheld-Bioprinter könnten für den Einsatz bei traumatischen Verletzungen sehr nützlich sein. Die Vorteile des Biodruckers werden direkt zum Patienten gebracht, wo die gewünschte Stelle anvisiert werden kann. Einer Pressemitteilung zufolge sah das eine Gruppe von biomedizinischen Ingenieuren von der School of Dental Medicine der University of Connecticut rund um Ali Tamayol auch so und hat darum einen solchen Handheld-3D-Bioprinter entwickelt.

Gerüstmaterialien auftragen und defekte Stellen direkt unterstützen

in situ Biodruck Beispiel
Handheld-Bioprinter könnten für den Einsatz bei traumatischen Verletzungen sehr nützlich sein (Bild © ACS Appl. Bio Mater. 2020, 3, 3, 1568-1579).

Das Gerät erlaubt es Chirurgen, Gerüstmaterialien aufzutragen, um das Zell- und Gewebewachstum direkt an den defekten Stellen innerhalb geschwächter Skelettmuskeln zu unterstützen. Die Arbeit dazu wurde im American Chemical Society Journal in einem Artikel mit dem Titel „In Situ Printing of Adhesive Hydrogel Scaffolds for the Treatment of Skeletal Muscle Injuries“ veröffentlicht. Bei einem traumatischen Verlust des Skelettmuskels (volumetrischer Muskelverlust) kann es zu Funktionsstörungen kommen, was den Forschern zufolge nur unzureichend behandelbar ist. Mit der 3D-Drucktechnologie soll eine Rekonstruktion des Muskels möglich sein.

Der Handheld-Bioprinter

„Der Drucker ist robust und ermöglicht das ordnungsgemäße Füllen des Hohlraums mit fibrillären Gerüsten, in denen Fasern der Architektur des nativen Gewebes ähneln“, sagte Tamayol. „Dies ist eine neue Generation von 3D-Druckern, mit denen Ärzte das Gerüst direkt im Körper des Patienten drucken können. Und das Beste ist, dass für dieses System keine hoch entwickelten Bildgebungs- und Drucksysteme erforderlich sind.“

Der teilweise automatisierte Handheld-Bioprinter kann Biomaterialien kontinuierlich extrudieren. Eine integrierte UV-Lichtquelle vernetzt die extrudierte Biotinte, die die Klebegerüste druckt. Das Gerät kann photovernetzbare Hydrogele wie Gelatine-Methacryloyl (GelMA) drucken. Das von Kollagen abgeleitete Biomaterial GelMA ahmt die extrazelluläre Matrix (ECM) der nativen Skelettmuskeln nach und haftet am Körpergewebe. Es wurde als Bioadhäsiv verwendet. Die gedruckten Gerüste haften genau am umgebenden Gewebe der Verletzung und ahmen die Eigenschaften des vorhandenen Gewebes nach, wodurch das Nähen und zusätzliche Operationen überflüssig werden.

Derzeit frühes Teststadium

Der Biodrucker befindet sich noch im frühen Teststadium. Die Entwickler haben bereits ein Patent auf diese Technologie zur Behandlung von Verletzungen des Bewegungsapparates angemeldet. Tests an Mäusen mit volumetrischem Muskelverlust zeigten, dass die Mäuse nach der Behandlung mit Tamayols Therapie einen deutlichen Anstieg der Muskelzellen aufwiesen. Die Studie hat gezeigt, dass der Handheld-Biodrucker die schnelle und präzise Befüllung komplexer Defekte des Skelettmuskelgewebes verändern kann. In Toronto hat ein Handheld-Haut-3D-Drucker bereits die nächste Entwicklungsstufe erreicht. Über die weitere Entwicklung zum Thema Bioprinting abonnieren Sie den kostenlosen 3D-grenzenlos Magazin-Newsletter (hier abonnieren).

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