Forscher der Carnegie Mellon University haben mit der FRESH-Technik eine Methode entwickelt, mit der sie ein Herzmodell im 3D-Druckverfahren aus Alganit herstellen können. Das Herz kommt in seiner Elastizität einem echten Herzen sehr nahe. An dem 3D-gedrucktem Herzmodell können die Ärzte schwierige Operation vorbereiten oder es in der medizinischen Ausbildung einsetzen, um daran physische Arbeiten vornehmen zu können, wie zum Beispiel schneiden oder zunähen.

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Ein 3D-gedrucktes Herzmodell von Forschern der Carnegie Mellon University (CMU) aus einem 3D-Druck-Material auf Basis von Braunalgen ahmt die Elastizität von Herzgewebe und Nahtmaterial nach. Das berichtet die Carnegie Mellon University in einer Pressemitteilung. Das Modell entstand mit der FRESH-Technik (Freeform Reversible Embedding of Suspended Hydrogels), die im Labor von Professor Adam Feinberg entwickelt wurde. Vor etwas mehr als einem Jahr haben wir bereits über die Arbeit von Adam Feinberg und den 3D-Druck von Organteilen berichtet.

Realistischeres Herzmodell entwickelt

3D-gedrucktes Herz
Forscher der Carnegie Mellon University haben ein Herzmodell (im Bild) in 3D gedruckt, das der Elastizität des Originals sehr nahekommt (Bild © Carnegie Mellon University).

Das jetzt vorgestellte Herzmodell aus dem 3D-Drucker und neuartigem 3D-Druck-Material ist das Ergebnis von zwei Jahren Arbeit und soll den beteiligten Wissenschaftlern zufolge langfristige Auswirkungen auf die Zukunft der biotechnologischen Organforschung haben. Für den 3D-Biodruck des Modells zogen Forscher MRT-Daten heran und druckten es mit einem eigens entwickelten 3D-Drucker. zudem bisher leider keine Informationen veröffentlicht wurden. Das Ergebnis, das 3D-gedruckte Herzmodell, ahmt den Forschern zufolge das elastische Herzgewebe sehr gut nach.

Bisherige 3D-gedruckte Herzen, wie am Beispiel der Herzchirurgie eines Schweizer Spitals zu sehen ist, verhalfen den Ärzten dazu, den Eingriff zu planen. Feinbergs Modell können Chirurgen wie ein echtes Herz schneiden, nähen und manipulieren. Auch ist die Möglichkeit, menschliche Organe zu ersetzen, größer geworden.

FRESH-Technik

Verfahren grafisch nachgestellt
Bei der FRESH-Technik wird Biotinte zur Herstellung künstlicher lebender Gewebe mit 3D-Druck mit einer Nadel in ein Bad aus weichem Hydrogel injiziert. Das stützende Hydrogel kann anschließend weggeschmolzen werden und das gewünschte Objekt bleibt übrig (Bild © Carnegie Mellon University).

Die FRESH-Technik eignet sich dazu, 3D-gedruckte Weichpolymere anzufertigen, die nicht steif genug für den normalen 3D-Druck sind. Bei der FRESH-Technik wird Biotinte zur Herstellung künstlicher lebender Gewebe mit 3D-Druck mit einer Nadel in ein Bad aus weichem Hydrogel injiziert. Das stützende Hydrogel kann anschließend weggeschmolzen werden und das gewünschte Objekt bleibt über.

Da die Forscher keinen passenden 3D-Drucker für das menschliche Herz in Originalgröße hatten, haben sie einen eigenen Bioprinter entwickelt. Dieser wurde speziell für die Aufnahme des Gel-Trägerbads entwickelt. Die gewünschte Größe konnte dank des nun ausreichend großen Bads additiv gefertigt werden. Das Herzmodell war dem Original dank des natürlichen, weichen Polymers Alginat so ähnlich in der Elastizität.

Weitere Pläne

Mit derartigen biokompatiblen Gerüsten können eines Tages Strukturen geliefert werden, an denen Zellen anhaften und die ein Organsystem bilden. Die Biomedizin wäre so in der Lage, ganze menschliche Organe zu reparieren oder zu ersetzen. Zusammen mit Kliniken und Chirurgen will Feinberg die Technik noch verbessern und den Einsatz in Krankenhäusern sicherstellen.

» Themenseite: Erfahren Sie hier mehr zum 3D-Druck von Organen

Der 3D-Druck des Herzmodells im Video

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