Regenerative Medizin 18.12.2014, 09:27 Uhr

Neuer Meniskus dank 3D-Drucker

US-Mediziner der New Yorker Columbia University haben einen neuen Ansatz entwickelt, um einen zerstörten Meniskus im Knie zu ersetzen. Die Forscher lassen den natürlichen Stoßdämpfer aus Knorpel einfach nachwachsen. Das Gerüst für den zweiten Meniskus kommt aus dem 3D-Drucker. 

Das Meniskus-Gerüst aus dem 3D-Drucker ist etwa so groß wie eine Münze.

Das Meniskus-Gerüst aus dem 3D-Drucker ist etwa so groß wie eine Münze.

Foto: Columbia University Medical Center

Im menschlichen Kniegelenk sorgt der sogenannte Meniskus dafür, dass die Kraftübertragung zwischen Oberschenkelknochen und Schienbein nicht zulasten der Knochen geht und abgedämpft wird. Allerdings ist dieser halbmondförmige Knorpel, der nahezu vollständig aus Kollagenfaser besteht, verschleißanfällig. Aber auch plötzliche Beschädigungen – zum Beispiel durch Sportunfälle – sind häufig.

Ausschnitt aus dem ursprünglichen Gerüst des Meniskus im Vergleich mit dem Meniskus, in dem bereits neue Zellen herangewachsen sind. 

Ausschnitt aus dem ursprünglichen Gerüst des Meniskus im Vergleich mit dem Meniskus, in dem bereits neue Zellen herangewachsen sind. 

Quelle: Columbia University Medical Center

Zwar werden lädierte Menisken oftmals operativ entfernt. Da durch das Fehlen dieses natürlichen Stoßdämpfers die Arthrosegefahr jedoch steigt, setzt die Medizin unter anderem auf Ersatzgewebe. Dieses wird meistens im Labor nachgezüchtet und schließlich ins Kniegelenk implantiert.

Mediziner der New Yorker Columbia University verfolgen nun einen Ansatz, nachdem der Körper eigenständig neue Meniskuszellen herstellt. Dazu bekommt er lediglich ein wenig Hilfe – in Form eines Gerüsts, das mit einem 3D-Drucker erzeugt und implantiert wird.

In Versuchen scannten die Forscher um den Mediziner Jeremy Mao die Menisken von Schafen mithilfe eines Magnetresonanztomografen. Der Meniskus eines Schafes ist dem eines Menschen sehr ähnlich. Anhand des Bildes erstellten sie einen dreidimensionalen Ausdruck – allerdings nicht massiv, sondern eher ein Gerüst in exakter Form des Meniskus. Damit der Organismus nach der Implantation beginnt, daran neue Knorpelzellen anzuheften, integrierten die Wissenschaftler zwei verschiedene Wachstumsfaktoren in das Gerüst. Diese üben auf Stammzellen eine Art Sogwirkung aus. 

Klinische Studien mit Menschen sind geplant 

Die Ergebnisse der Versuche sind beeindruckend: Etwa sechs Wochen nach der Implantation konnten die Schafe wieder problemlos laufen. In ihren Kniegelenken waren in dieser Zeit neue Menisken herangewachsen. Da die Forscher für das Gerüst aus dem 3D-Drucker Polycaprolacton verwendeten – ein vergängliches Material – bestanden die neuen Schaf-Minisken letztendlich nur noch aus natürlichem Knorpel.

Die Aufnahme zeigt den Meniskus eines Schafes, ein mit dem Laser gescanntes 3D-Modell und das Gerüst aus dem 3D-Drucker (v.l.n.r.)

Die Aufnahme zeigt den Meniskus eines Schafes, ein mit dem Laser gescanntes 3D-Modell und das Gerüst aus dem 3D-Drucker (v.l.n.r.)

Quelle: Columbia University Medical Center

Nach den Erfolgen an Schafen plant das Team aus New York bereits klinische Studien mit Menschen. Vorher wird jedoch noch überprüft, ob das neue Gewebe über einen längeren Zeitraum stabil bleibt. 

Ein Beitrag von:

  • Jan-Martin Altgeld

    Ehemals freier Journalist. Tätigkeiten im Online & Hörfunk. Für ingenieur.de Artikel zu Umwelt- und Verkehrsthemen.

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