Bioprinting: Forscher vermelden Fortschritte beim 3D-Druck von Gewebe in der regenerativen Medizin

Bereits vor einem Jahr informierten die Forscher des WFIRM darüber, dass sie mittels 3D-Druck Gewebe in lebende Tiere transplantiert haben. Die Tierversuche wurden nun abgeschlossen.

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Die Forscher des Wake Forest Institute for Regenerative Medicine (WFIRM) gaben an, dass sowohl 3D-gedruckte, Knochen-, Ohr- und Muskelstrukturen implantiert wurden, diese zu funktionellem Gewebe gereift seien und auch neue Blutgefäße gebildet haben. Dies stelle einen bedeutenden Durchbruch in der Bioprinting– und Hautgewebe-Technologie dar. Zugleich hat das WFIRM auch an weiteren Biopriting-Projekten geforscht.

Ein wichtiger Schwerpunkt lag dabei auf der Herstellung einer funktionalen 3D-gedruckten Haut. Menschen, die unter Hautkrankheiten leiden oder Brandopfer sind, können von dieser Technologie profitieren. Diese wiederum ist aber nur ein Teil des mit 75 Millionen US-Dollar durch das Armed Forces Institute of Regenerative Medicine (AFIRM) geförderten Projektes zur Entwicklung regenerativer Medizintechnologie für die Beseitigung kampfbedingter Verletzungen.

Druck von Muskelgewebe.
Der Forscher Young-Joon Seol überprüft die Herstellung des Muskelgewebes durch den 3D-Drucker. (Bild: © WFIRM)

Das WFIRM wurde im Jahr 2013 für die zweite Phase des Projektes ausgewählt, welches die Schwerpunkte Hautregeneation bei Verbrennungen, Wiederherstellung der Funktion von Gliedmaßen, Geweberekonstruktion bei Gesichts- und Schädelverletzungen, Verhinderung der Ablehnung transplantierten Gewebes und Gliedmaßen sowie die Wiederherstellung der Genital- und Harnorgane und des Unterbauchs hat.

Es kommt nicht überraschend, dass ein Großteil der Forschung auf den 3D-Druck beruht. Hier arbeitet WFIRM am Druck komplexer Gewebebestandteile, zu denen Knochen, Nerven, Fett, Muskeln und Blutgefäße gehören. Das WFIRM ist auch an der Entwicklung einer Technologie beteiligt, bei der neue Hautzellen direkt in die verbrannten Bereiche gedruckt werden sollen.

3D-gedruckte Organe
Mittels 3D-Druck hergestellte Ohrmuschel- und Nierenstrukturen. (Bild: © WFIRM)

Bereits in der ersten Phase des AFIRM-Projektes haben die Wissenschaftler einen 3D-Drucker entwickelt, der Hautzellen direkt auf die Verbrennungswunden drucken kann. Die dafür genutzten Zellen bestehen aus mehreren Arten von Hautzellen.

Mit einem 3D-Scanner wird die Größe und Tiefe einer Wunde erfasst. Die Tiefe ist besonders wichtig, da die Hautschichten unterschiedlich aufgebaut sind. Die Daten werden an einen Drucker übertragen, der so angewiesen wird, welche Zelltypen er für die jeweilige Hautschicht nutzen muss. Der Drucker benötigt nur eine Hautprobe, die etwa ein Zehntel der Größe des verbrannten Bereiches beträgt, um so neue Zellen zu erhalten. Dieser Drucker befindet sich derzeit noch im Stadium eines Prototypens (über die weitere Entwicklung berichten wir wie gewohnt auf 3D-grenzenlos und kostenlos im Newsletter).

Da die Forschung an Mäusen sehr erfolgreich verlief, warten die Forscher nun die Genehmigung für menschliche Studien ab. Sie erforschen zudem, ob sich auch Stammzellen aus Fruchtwasser und Plazenta verwenden lassen. Wake Forest hofft, dass die neue Technologie innerhalb der nächsten fünf Jahre einsetzbar ist.

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