Wissenschaftler des Wake Forest Institutes für Regenerative Medizin (WFIRM) in North Carolina haben ein Trachealgewebekonstrukt aus mehreren Materialien und mit unterschiedlichen Funktionen mit Hilfe von einem 3D-Bioprinter hergestellt, wie ein Artikel auf „Newswise“ berichtet. Das Gewebe besteht aus glatten Muskel- und Knorpelzellen, die ähnliche Eigenschaften wie natürliches menschliches Trachealgewebe aufweisen. Mit dem Verfahren soll Menschen geholfen werden, die an Trachealstenose leiden.
Details zum Trachealgewebe
Bisher wurden ähnliche Gewebe aus regeneriertem Knorpelgewebe hergestellt. Dabei kamen biologisch abbaubares Polyestermaterial und Hydrogele zum Einsatz, die mit mesenchymalen Stammzellen infundiert sind. Das WFIRM Team kann jetzt die Zellen in Chondrozyten und glatte Muskelzellen differenzieren.
Das 3D-gedruckte Trachealgewebe hat steife Knorpelbereiche, die die Struktur stützen. Der glatte Muskel bietet mehr Flexibilität und Funktionen, mit denen die Enden der Knorpelringe verbunden werden können. Der menschliche Atemweg kann so gebogen und zusammengezogen werden.
„Die Leute haben andere Materialien ausprobiert, aber das Problem war, dass sie nur ein Material verwendeten, das nicht stark genug war, um die Atemwege offen zu halten, und nicht die erforderliche Flexibilität bot“, erklärte Sean Murphy, PhD, Hauptautor und Assistant Professor für Regenerative Medizin bei WFIRM. „Unsere Bioprint-Methode bietet eine Kombination aus Flexibilität und Stärke, die zur Nachahmung des natürlichen Trachealgewebes erforderlich ist.“
Neuer Behandlungsweg bei Trachealstenose
3D-gedrucktes Trachealgewebe kann bei der Behandlung einer Trachealstenose helfen. Diese seltene Erkrankung führt sonst zu Versteifung und Verengung der Trachea und langfristig zum Tod.
Das WFIRM-Team kombiniert dabei patientenspezifische Bildgebung, in differenzierte Zellen eingebettete Hydrogele und Polymergerüste mit biomechanisch inspirierten Eigenschaften. Es zeigte sich, dass das Gewebe auch in einer 3D-Umgebung differenziert werden kann, was eines Tages die Möglichkeit für regenerative Therapien zum Ersatz beschädigter oder erkrankter Trachealregionen bietet. Nun gilt es die Langzeitfunktion zu bewerten, um eine angemessene Gewebebildung und Festigkeitserhaltung sicherzustellen.
Einen anderen Lösungsansatz, um einem neugeborenen Mädchen mit Trachealagenesie zu helfen, hatten die Mediziner des PennState Health Children’s Hospital.