Diese Themenseite gibt Einblicke in die gegenwärtigen Forschungen zum 3D-Druck von Organen. In den zahlreichen veröffentlichten Beiträgen erfährt der Leser mehr über Projekte, bei denen Organe mit einem 3D-Drucker hergestellt wurden oder Versuchungen in diesem Bereich unternommen wurden. Die Beiträge beschäftigen sich auch mit dem Thema, was in Zukunft bei der Herstellung von Organen mit 3D-Druck alles möglich sein wird und der zentralen und wohl spannendsten Frage: Wann können wir Organe für Menschen beliebig und in großer Stückzahl drucken?
Eines der umfangreichen Einsatzgebiete des 3D-Drucks ist die Medizin bzw. die Biomedizin. Mit diesem Verfahren lassen sich nicht nur Implantate und medizinische Werkzeuge, sondern auch Organe bzw. Organmodelle herstellen. Mehrmals wurden zur Planung von Operationen beispielsweise einzelne Organmodelle gedruckt, mit denen dann nicht nur den Patienten das Verfahren veranschaulicht werden konnte, sondern mit denen auch der Ablauf der Operation geplant werden konnte. In der Zwischenzeit ist es auch gelungen, mit der additiven Fertigung Organe herzustellen, die ähnlich wie ihre natürlichen Vorbilder reagieren. Eines der spannendsten Forschungsfelder des 3D-Drucks überhaupt.
Zahlreiche in- und ausländische Universitäten und Kliniken widmen sich unter anderem der Erforschung des 3D-Drucks im medizinischen Sektor. So berichteten wir beispielsweise darüber, dass für ein schottisches Mädchen, welches unter einer Fehlbildung eines Ohrs (Sinnesorgan) litt, ein Modell der intakten linken Ohrmuschel seitenverkehrt gedruckt und implantiert wurde. Aber auch über den 3D-Druck von Herzen und Aortenbahnen, die der Planung und Erprobung von Operationen dienten, haben wir bereits mehrfach berichtet.
Auf dieser Themenseite finden Sie in Zukunft alle Beiträge die den 3D-Druck von Organen zum Thema haben. Damit Sie täglich auf dem aktuellsten Stand sind, können wir Ihnen auch unseren kostenlosen 3D-grenzenlos Magazin-Newsletter empfehlen (hier abonnieren).
In Taiwan haben Mediziner der Taipei Medical University und des Shuang Ho Hospital einen Workshop veranstaltet, in dem der Umgang mit einem 3D-Drucker trainiert wurde. In diesem Workshop ging es vor allem darum mit dem 3D-Druck Repliken von Organen herzustellen, die in Leichen eingesetzt werden. Damit würde die Form einer Leiche erhalten bleiben und die Bereitschaft, die Organe des Verstorbenen zu spenden, würde den Medizinern zufolge steigen.
US-amerikanische Forscher an der Stanford University haben die Möglichkeiten für den 3D-Druck von Herzen untersucht. Die Herausforderung ist äußerst komplex, da der schichtweise Aufbau von Zellen nicht so einfach gelingt wie die additive Verarbeitung von Kunststofffilamenten und zusätzlich am Leben erhalten werden müssen. Außerdem weist das Herz eine äußerst komplizierte Struktur auf. Trotzdem zeigen sich die Wissenschaftlicher positiv in naher Zukunft menschliche Herzen mit 3D-Druckern herstellen zu können.
Forscher der Chinesischen Akademie der Wissenschaften (CAS) haben einen sechsachsigen Roboterarm in einen 3D-Biodrucker umgewandelt. Damit ist es ihnen gelungen schlagendes Herzgewebe, das für mindestens sechs Monate als „lebend“ galt, im 3D-Druckverfahren herzustellen. Die Forscher konnten außerdem komplex geformte Blutgefäßgerüste herstellen.
Das Bioengineering-Start-up Trestle Biotherapeutics hat eine Lizenz für eine neue 3D-Bioprinting-Technologie erhalten, mit der Nierengewebe im 3D-Druckverfahren produziert werden kann. Mit diesem könnten an schweren Nierenleiden erkrankte Patienten von der Dialyse wegkommen und deutlich an Lebensqualität gewinnen. Langfristig wird auch am 3D-Druck von transplantierbaren Nieren gearbeitet.
Das US-amerikanische 3D-Druck-Unternehmen 3D Systems erwirbt das Biotechnologieunternehmen Volumetric Biotechnologies. Das Unternehmen aus Texas wurde 2018 gegründet und hat 2019 mit 3D-gedruckten Gefäßen auf sich aufmerksam gemacht, die eine Lunge nachahmen. Mit der Fusion mit 3D Systems soll der Fortschritt beim 3D-Druck von Organen schneller vorankommen.
Der Bioprinting-Spezialist FluidForm hat eine Unternehmenskooperation mit Ethicon, einem Tochterunternehmen von Johnson and Johnson (J&J), beschlossen. Ziel beider Unternehmen ist es die patentierte FRESH Bioprinting-Technologie für verschiedene Anwendungen zu erweitern und einsetzen.
Im Rahmen der Vascular Tissue Challenge hat die NASA zwei Wissenschaftlerteams des Wake Forest Institute for Regenerative Medicine mit dem ersten und zweiten Platz ausgezeichnet. Der Wettbewerb zielte darauf ab, das Tissue Engineering – oder zu Deutsch „Gewebezucht“ – zu beschleunigen. Die Gewinnerteams nutzten die Vorteile des 3D-Drucks, um ihre Varianten vom lebendigen Gewebe herzustellen. Eine solche Gewebezucht würde nicht nur den Weltraumforschern zukünftige Missionen erleichtern, sondern auch Menschen auf der Erde behilflich sein.
Forschern vom britischen Unternehmen POSTECH ist die Entwicklung einer künstlichen Lunge mit dem Inkjet-Bioprinting-Verfahren gelungen. Schwerpunkt war der 3D-Druck einer Alveolarmembran. Sauerstoff und Kohlendioxid bewegen sich durch diese hauchdünne, dreilagige Schicht, was die Herstellung einer künstlichen Membran bisher unmöglich machte.
Beim Forschungsprojekt „Der Simulierte Mensch“ geht es um eine neu geplante Forschungseinrichtung in Berlin Wedding, die mit fortschrittlichen Technologien rund um die Funktionen menschlicher Zellen und Gewebe beschäftigen soll. Darunter zählen die 3D Kultivierung, Multi-Organ-Chips und auch das 3D-Bioprintings, also den 3D-Druck von organischen Substanzen, wie Zellen und auch Miniatur-Organe. Ein Forschungsgebäude entsteht dazu gerade in Berlin Wedding und soll bis 2023 fertiggestellt sein.
Forscher der Harvard Medical School (HMS) haben einen Weg gefunden, wie sie 3D-gedruckte Organe besser mit Sauerstoff versorgen können. Dies ist elementar, wenn es um das langfristige Überleben der Organe geht. Der Leiter des Forschungsteams sieht mit seinen Forschungsergebnissen den 3D-Druck von transplantierfähigen Organen einen wesentlichen Schritt näher.
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.
Forscher aus Großbritannien von der University of Edinburgh und der University of Leeds haben die Nachbildung einer realitätsnahen, funktionsfähigen Zunge mit einem 3D-Drucker hergestellt. Diese soll Aromen in Lebensmittel wahrnehmen können. Die 3D-gedruckte Replik könnte in Zukunft zum Beispiel für Lebensmittel- oder Medikamententests eingesetzt werden.
Israelische Forscher der RAMOT Tel Aviv University arbeiten gemeinsam mit Bayer Pharmaceuticals an der Entwicklung und Erprobung einer In-vitro-Kardiotoxizitätsplattform. Dazu verwenden sie Herzgewebe aus dem 3D-Drucker, was die Forschungsarbeit kostengünstiger und schneller macht. Wir stellen das Projekt vor.
Forscher von der McAlpine Research Group der University of Minnesota haben ein Verfahren für den direkten 3D-Druck von Elektronik auf Organe entwickelt. Damit lassen sich Veränderungen im Körper besser verfolgen. Die Methode würde sich aber auch für andere Bereiche eignen.
Forscher am Wake Forest Institute for Regenerative Medicine haben mit Hilfe von Bioprinting ein Labormodell des menschlichen Körpers entwickelt. Damit können zum Beispiel Medikamente viel schneller auf schädliche Reaktionen auf den menschlichen Organismus überprüft werden. Vor allem in Zeiten des Coronavirus ein wichtiges Thema. Aber auch Tierversuche lassen sich somit vermeiden. Wir stellen die wissenschaftliche Arbeit vor.
Forscher an der Universität von São Paulo haben erfolgreich funktionale Mini-Lebern mit dem 3D-Drucker hergestellt. Diese weisen bereits einige Funktionen auf, die sonst nur „echte“ Lebern möglich machen. Wir stellen die frühen Forschungen der brasilianischen Wissenschaftler einmal vor.
Der Hersteller von Bioprintern, Biotinten und Bioprinting-Software Allevi hat seine Software Allevi Bioprint Pro vorgestellt. Diese verspricht dem Entwicklerteam zufolge leistungsstark und benutzerfreundlich zu sein und stellt ein weiteres Puzzlestück auf dem Weg zur Entwicklung von Organen aus dem 3D-Drucker dar.
Forscher der Carnegie Mellon University haben eine Methode entwickelt, mit der beim 3D-Druck von Organmodellen selbst kleinste Verästelungen additiv gefertigt werden können. Den ersten Test gab es mit dem 3D-Druck einer linken Herzkammer. Nach wenigen Tagen begann sie von selbst zu schlagen.
Mit SLATE, einem Stereolithographie-Gerät für das Tissue Engineering, ist es Wissenschaftlern gelungen, komplexe Gefäßnetze des Körpers, die natürliche Durchgänge für Blut, Luft, Lymphe und andere lebenswichtige Flüssigkeiten nachahmen, künstlich und im 3D-Druckverfahren anzufertigen.
Das Startup Techshot hat eine Zusammenarbeit mit der NASA beschlossen, für die Entwicklung von einem Bioprinter namens BioFabrication facility (BFF), der Organe im Weltraum unter Schwerelosigkeit drucken können soll. Irgendwann einmal soll der Weltraum-3D-Drucker für organische Substanzen auf der Internationalen Raumstation ISS zum Einsatz kommen.