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Australische Wissenschaftler der UNSW Sydney haben eine neuartige Tinte entwickelt, mit der sie in der Lage sind, knochenähnliche Strukturen mit lebenden Zellen in 3d zu drucken. Diese Tinte soll es Chirurgen der University of New South Wales laut einer Pressemitteilung ermöglichen, künftig beschädigtes Knochengewebe schneller reparieren zu können. Auch an der Texas A&M University entstand im Vorjahr die NICE-Biotinte für den 3D-Druck von Knochengewebe.
Details zu den knochenartigen Strukturen
Die Tinte besteht aus Calciumphosphat und wird mit einer 3D-Druck-Technik namens „omnidirektionales Keramik-Bioprinting in Zellsuspensionen (COBICS)“ zu knochenartigen Strukturen verarbeitet, die sehr schnell aushärten. Das Material kann bei Raumtemperatur komplett mit lebenden Zellen und ohne aggressive Chemikalien oder Strahlung hergestellt werden kann, wie Dr. Iman Roohani von der School of Chemistry der UNSW erklärt.
Dr. Iman Roohani ergänzt weiter:
„Es könnte in klinischen Anwendungen eingesetzt werden, bei denen ein großer Bedarf an In-situ-Reparaturen von Knochendefekten besteht, wie sie beispielsweise durch Trauma, Krebs verursacht werden oder bei denen ein großes Stück Gewebe reseziert wird.“
Dass lebende Zellen Teil der 3D-gedruckten Struktur sein können, ist laut Associate Professor Kristopher Kilian ein großer Fortschritt. Er erklärt:
„Die Strukturen können direkt an einen Ort extrudiert werden, an dem sich Zellen befinden. Das kann zum Beispiel eine Höhle im Knochen eines Patienten sein. Wir können direkt in den Knochen gehen, wo sich Zellen, Blutgefäße und Fett befinden und eine knochenähnliche Struktur drucken, die bereits lebende Zellen enthält.“
Schnelle und ungiftige Methode
Dr. Roohani ergänzt:
„Es bildet eine Struktur, die Knochenbausteinen chemisch ähnlich ist. Die Tinte ist so formuliert, dass die Umwandlung in einer biologischen Umgebung schnell und ungiftig ist und nur dann beginnt, wenn die Tinte den Körperflüssigkeiten ausgesetzt ist, was dem Endbenutzer, beispielsweise Chirurgen, eine ausreichende Arbeitszeit bietet.“
Roohani erklärt außerdem, dass wenn die Tinte mit einer kollagenen Substanz kombiniert wird, die lebende Zellen enthält, ermöglicht sie die In-situ-Herstellung von knochenähnlichen Geweben, die für Anwendungen im Bereich des Knochengewebes, für die Modellierung von Krankheiten, das Wirkstoff-Screening und die In-situ-Rekonstruktion von Knochen und osteochondrale Defekte sein kann.
Associate Professor Kilian zeigt sich zuversichtlich:
„Ich stelle mir einen Tag vor, an dem ein Patient, der ein Knochentransplantat benötigt, in eine Klinik gehen kann, in der die anatomische Struktur seines Knochens abgebildet, in einen 3D-Drucker übersetzt und mit seinen eigenen Zellen direkt in die Kavität gedruckt wird.“
Im nächsten Schritt sollen In-vivo-Tests in Tiermodellen durchgeführt werden, um herauszufinden, ob die lebenden Zellen in den knochenähnlichen Strukturen nach der Implantation in vorhandenes Knochengewebe weiterwachsen.
Video zur Arbeit der Forscher
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