In der spanischen Hauptstadt Madrid forschen Wissenschaftler an der Entwicklung einer Ersatzhornhaut, die mit 3D-Druckern hergestellt werden soll. Geplant ist, die Forschungsarbeiten innerhalb von fünf Jahren zu einem erfolgreichen Ende zu bringen.

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Gerade in den letzten Jahren lies sich feststellen, in wie vielen Bereichen der 3D-Druck eingesetzt wird. In der Medizin nutzen ihn Wissenschaftler für die Stammzellenforschung, die Fertigung von Prothesen, Ärzte fertigten Modelle von Organen, mit denen sie Operationen besser planen konnten, aber auch Zahnimplantate. Forscher des Instituto de Investigación Biomédica del Hospital La Paz (IdiPAZ) in Madrid haben nun angekündigt, mit der 3D-Bioproduktion eine Ersatzhornhaut für das Auge herstellen zu wollen. Für die Forschungsarbeiten planen sie etwa fünf Jahre ein.

Über 10 Millionen Menschen erblinden jedes Jahr aufgrund verschiedener Hornhauterkrankungen des Auges. Dies liegt auch daran, dass viel zu wenige Transplantate zur Verfügung stehen. Kann eine Hornhaut unter Laborbedingungen produziert werden, müssen Patienten nicht mehr auf einen geeigneten Spender warten. Ziel der Forscher ist es, den Bedarf an menschlichen Spendern bei den Hornhautspenden auf Null zu reduzieren. Chirurgen, die einen Patienten mit Hornhautproblemen behandeln, sollen innerhalb von fünf Tagen eine neue 3D-gedruckte Hornhaut zur Verfügung haben, die der Anatomie des Patienten angepasst ist.

3D-gedruckte Hornhaut
So könnte die 3D-gedruckte Hornhaut für das Auge aussehen. (Bild: © 3ders.org)

Diese bahnbrechende Forschung wurde von der „Foundation for Innovation and Prospective Health in Spain (Fipse)“ im Rahmen des internationalen „Idea2 Global Programs“ ausgewählt, welches vom Massachusetts Institute o Technology (MIT) entwickelt wurde. Wenn die Forschungsarbeiten erfolgreich sind, können vielleicht Millionen von Menschen wieder sehen.

Das Team selbst erforscht derzeit eine Reihe von Operationsvarianten. Grundlage ist auf jeden Fall die Synthese einer polymeren extrazellulären Matrix, die aus Kollagen besteht und die menschliche Hornhaut nachahmt. In diese Matrix sollen mit dem 3D-Druck Stammzellen eingefügt werden. Das 3D-Druck-System existiert bereits, aktuell forscht das Team an der Nanotechnologie, um die richtige Zusammensetzung des Kollagenmaterials herauszufinden. Für die Transparenz der Hornhaut sorgen parallele Kollagenfasern, die in bestimmten Abständen mittels 3D-Drucker eingebracht werden müssen.

Die Stammzellen selbst werden aus dem Fettgewebe des Patienten entnommen. Dadurch ist gewährleistet, dass sie biologisch mit dem vorhandenen Gewebe im Auge übereinstimmen. Das Verfahren ist als „autologe“ Transplantation bekannt, das Auge wird also die 3D-gedruckte Hornhaut genauso erkennen wie eine von einem Spender transplantierte. Dadurch wird die Gefahr einer Ablehnung des Gewebes deutlich reduziert.

IdiPAZ Forscherteam
Dr. Maria Paz de Miguel und ihr Forscherteam vom IdiPAZ Madrid. (Bild: © IdiPAZ)

Die Leiterin des Forscherteams Dr. Maria Paz de Miguel erklärte, dass die Charakterisierung der Stammzellen jedes Patienten zu den wichtigsten Aufgaben gehören wird, wenn die restlichen Techniken perfektioniert wurden. Das Forscherteam arbeitet dazu mit Wissenschaftlern des MIT und der Harvard University in einem „sehr interaktiven“ Projekt zusammen, welches Ende dieses Jahres ausläuft.

Ein Forscherteam aus China gab bereits 2015 bekannt, Augenhornhaut mit einem 3D-Drucker produzieren zu können. Augenprothesen wurden ebenfalls schon mittels 3D-Druck gefertigt.

Zahlreiche weitere interessante Beiträge aus dem medizinischen Sektor finden Sie in unserer Rubrik 3D-Druck in der Medizin.

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