Mit Unterstützung des Bioprintings, der Verarbeitung von menschlichen Zellen im Rahmen der 3D-Drucktechnologie, aus dem Bereich des Tissue Engineerings, ist es Forschern aus Italien gelungen, einen menschlichen Meniskus um überlebensfähige Zellen anzureichern. Das Projekt könnte andere Wissenschaftler motivieren weiter an dem Forschungsbereich zu arbeiten.

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Forscher des Istituto Ortopedico in Rizzoli, Bologna, veröffentlichten kürzlich Ergebnisse in „Patientenspezifischer Meniskus-Prototyp basierend auf dem 3D-Bioprinting von humanzellbeladenem Gerüst“ (Link) und versuchten, die derzeitigen Methoden zur Gewebereparatur und -ersetzung zu verbessern. Während ihrer Proof-of-Concept-Forschung entwickelten sie mit Hilfe der Technologie einen zellularisierten menschlichen Meniskus.

Das Team ließ sich von vielen der Projekte der letzten Jahre inspirieren, die bioartifizielle Substitute zur Wiederherstellung der Funktion geschädigter Organe mit Hilfe von Wachstumsfaktoren, Zellen und Biomaterialien hergestellt haben.

Aktuelle Methoden zur Reparatur des Meniskus sind Operationen, bei denen ein Chirurg versucht, gesundes Gewebe zu bewahren. Alternativ ist eine Transplantation erforderlich, die Herausforderungen wie Abstoßung oder unpassende Gerüste mit sich bringt, da sie entweder aus Kollagen oder Polyurethan und Polycaprolacton bestehen.

Einsatz der Bioprinter

Meniskus aus dem 3D-Drucker
Foto eines maßgeschneiderten, humanen, zellbeladenen Prototyps mit hoher Dichte, nachdem mesenchymale Stammzellen eingebettet waren. Das 3D-Druckverfahren wurde bei Raumtemperatur in einer mit Kulturmedium gefüllten Petrischale durchgeführt und bei 37 ° C gehalten (Bild © Istituto Ortopedico in Rizzoli, Bologna/online.boneandjoint.org.uk).

Die Forscher entnahmen Knochenmark von einem Patienten, der bereits für die autologe Zelltransplantation vorgesehen war, und beobachteten, wie sich die Zellen ausdehnten und auch nach einer Woche weiter gedeihen. Mit dem 3D-Druckmodell des Knies halfen die Forscher bei der Rekonstruktion des Meniskus. Sie nutzten eine Reihe von 2D-Querschnitten, um Werkzeugwege zu erstellen, wobei sie LifeInk 200 Bio-Tinte als Material für Druckzellen verwendeten.

Nach fünf Tagen war nur noch die Hälfte der Zellen am Leben, was Bedenken hinsichtlich der Zelllebensfähigkeit aufkommen ließ. Überraschenderweise war jedoch fast die gesamte zweite Hälfte der noch lebenden Zellen nach 28 Tagen immer noch lebensfähig.

Insgesamt zeigte die Forschung, dass diese Art des Bioprints das Potenzial für Tissue Engineering mit „anatomischer Präzision“ zeigt. Sie stellen jedoch fest, dass in Zukunft mehrere Themen untersucht werden müssen: Dichte, Zellverkapselung in Kollagengelen und Kollagengel-Porengröße.

Obwohl ihre Arbeit erst am Anfang steht, glauben die Forscher, dass dieser Prototyp beweist, dass zukünftige Entwicklungen von kollagenbasierten, gewebegestützten Strukturen zur Optimierung von beschädigten Meniskusersatzimplantaten möglich sind. Sie hoffen sogar, dass andere Forscher diese Arbeit als Ausgangspunkt nehmen werden. Über die weitere Entwicklung auf diesem Gebiet berichten wir auch in Zukunft im Newsletter von 3D-grenzenlos (hier abonnieren).

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