Tissue-Engineering 26.02.2014, 08:53 Uhr

Für Tests mit neuen Medikamenten „lebendes“ Gewebe ausdrucken

Wissenschaftler des Harvard Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering können mit einem 3D-Drucker Gewebe ausdrucken, das mit Blutgefässen ausgestattet ist. Dafür  werden spezielle Tinten verwandt, die die feinsten Öffnungen und kleinsten Blutgefässe füllen. Am Ende des Druckvorgangs wird die Tinte abgesaugt. Nun kann menschliches Blut in diesem Gewebe zirkulieren.

Während des 3D-Drucks werden spezielle Tinten in die feinsten Öffnungen gefüllt. Am Ende des Druckvorgangs wird die Tinte abgesaugt. Dann kann menschliches Blut in diesem Gewebe zirkulieren.

Während des 3D-Drucks werden spezielle Tinten in die feinsten Öffnungen gefüllt. Am Ende des Druckvorgangs wird die Tinte abgesaugt. Dann kann menschliches Blut in diesem Gewebe zirkulieren.

Foto: Screenshot Ingenieur.de/Harvard Wyss

Harvard Wyss sieht die wichtigste Nutzungsmöglichkeit des druckbaren Gewebes zunächst in Tests mit neuen Medikamenten. Das könnte auf die Dauer zu einer nachhaltigen Reduzierung von Tiefversuchen für Zwecke der Pharmaindustrie führen. Neben dem einfachen Testen von Medikamenten lassen sich mit den gedruckten Geweben aber auch Wundheilungsvorgänge erforschen und die Entwicklung von Tumoren im Detail nachverfolgen.

Langfristig geht es um Gewebe, das in Menschen implantiert wird

Der Gründer des Wyss-Instituts, Don Ingber, betont im Blick auf die weiteren Anwendungsaussichten: „Die Möglichkeit, funktionale vaskuläre Netzwerke in 3D zu bilden, bevor sie implantiert werden, ermöglicht nicht nur dickere Gewebe herzustellen, sondern sie auch chirurgisch mit dem menschlichen Körper zu verbinden.“

Alle menschlichen Zellen benötigen Sauerstoff und Nährlösungen. Zugleich müssen Abfallstoffe abtransportiert werden. Ist all das nicht gesichert, dann sterben die Zellen relativ schnell ab. Die Schwierigkeit der Herstellung dickerer Gewebe mit 3D-Druckern lag bisher darin, dass die Zellen tief im Inneren der Gewebe nicht ausreichend mitversorgt werden konnten. Die jetzt von Harvard Wyss entwickelte Lösung überwindet das Hindernis, indem Blutgefässe in eine Mischung von lebenden Zellen und einer extrazellulären Matrix eingegeben werden, die die Zellen Gewebe bilden lässt.

Die meisten Materialien werden bei der Abkühlung nach dem Druck hart. Das von Harvard Wyss eingesetzte Magerial schmilzt jedoch bei der Abkühlung und formt somit Blutgefässe innerhalb der Zellen und der Matrix. Diese Strukturen werden in einem nächsten Herstellungsschritt abgekühlt. Die so entstandenen Röhren werden dann mit einer anderen Art von Zellen ausgestattet, die Blutgefässe auch normalerweise auskleiden. Dieses Material passt sich der gedruckten Struktur gut an. Das dabei entstandene Netzwerk kann auch die Zellen im Inneren des Gewebes versorgen und damit am Leben erhalten.

Bioprinting ist keineswegs neu, wohl aber die Herstellung dickeren Gewebes

In den Vereinigten Staaten entwickelt sich seit kurzem eine neue Industrie namens Bioprinting. Marktführer ist dabei die in San Diego/Kalifornien beheimatete Organovo Holdings. Sowohl Organovo wie die Konkurrenten drucken bisher dünne Gewebe. Noch in diesem Jahr soll erstmals von Organovo lebendes Lebergewebe an die Pharmaindustrie verkauft werden. Von Harvard Wyss wird angenommen, dass die Bioprinting-Industrie sehr schnell auf der Basis der neuen Technik auf das Drucken auch von dickerem Gewebe übergehen wird.

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