Tinte aus dem 3D-Drucker heilt Wunden
Forschenden ist es gelungen, auf eine ganz neue Weise die Wundheilung zu unterstützen: Eine spezielle „Tinte“ wird dafür aufgetragen. Sie regt die Bildung von Blutgefäßen an. Zusammengemischt wird sie keineswegs in einem medizinischen Labor, sondern ganz einfach in einem 3D-Stift. Für die Wundversorgung könnte das ein Meilenstein sein.
Bei einer Wunde startet der Körper verschiedene Heilungsphasen. Die neue Tinte kann das anregen.
Foto: panthermedia.net/leungchopan
Der Körper verfügt über ein ausgeklügeltes System, um Schäden zu reparieren. Das braucht jedoch seine Zeit. Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen der Nanjing University of Posts and Telecommunications (NJUPT) in China haben jetzt einen Weg gefunden, wie sich diese Zeit vermutlich verkürzen lässt. Zwar haben sie ihre neue „Heil-Tinte“ bislang nur an Mäusen getestet, aber die Ergebnisse sind vielversprechend.
3D-Druckstift wird mit spezieller Tinte ausgestattet
Größere Wundern müssen zwar in der Regel desinfiziert sowie verbunden oder sogar genährt werden, damit der Heilungsprozess unkompliziert verläuft, aber grundsätzlich verfügt der Körper über ausgezeichnete Mechanismen, um Wunden zu schließen. Dem Forschungsteam in China reicht das jedoch nicht aus. Die Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen haben eine spezielle Tinte entwickelt. Sie soll die Heilungsprozesse aktiv fördern.
Das Beste daran: Sie wird ganz einfach mit einem 3D-Druckstift aufgetragen, ist also extrem einfach in der Handhabung. Tierstudien mit Mäusen haben ergeben, dass die Wunden dank dieser Spezialtinte nach nur zwölf Tagen fast vollständig verheilt waren.
Bizarr geformte Pillen aus dem 3D-Drucker setzen Wirkstoffe ganz gezielt frei
3D-Druckstift beschleunigt Phasen der Wundheilung
Die Wundheilung ist ein äußerst komplexer Vorgang. Vereinfacht gesagt, läuft sie in drei Phasen ab: In der Reinigungsphase (Exsudationsphase) werden unter anderem Bakterien und Zelltrümmer aus der Wunde geschwemmt, und die Blutgerinnung setzt ein. Entzündungszellen werden zur Wunde geleitet, um Keime abzuwehren. In der Granulationsphase, die etwa 24 Stunden nach Entstehung der Wunde beginnt, bildet der Körper neues Gewebe und füllt die Wunde damit auf. Im Anschluss startet die sogenannte Epithelisierungsphase. Je nach Tiefe der Wunde kann sie bis zu mehreren Wochen dauern. In dieser Zeit baut der Organismus das provisorische Gewebe aus der Granulationsphase Schritt für Schritt zu endgültigem Ersatzgewebe um.
Ärzte und Ärztinnen haben nicht viele Möglichkeiten, in diese Abläufe zu beeinflussen. Durch eine sorgfältige Reinigung und gegebenenfalls der Gabe von Antibiotika können sie Entzündungen vorbeugen oder diese behandeln. Außerdem helfen Verbände und Nähte dabei, erneute Blutungen zu vermeiden und die Wunde vor äußeren Einflüssen zu schützen. Die grundlegenden Heilungsmechanismen beschleunigt das nicht.
Wundheilungs-Tinte PAINT fördert die Neubildung von Gefäßen
Das soll bei der neuen Tinte zur Wundheilung anders aussehen. Konkret spielen weiße Blutkörperchen oder die von ihnen ausgeschiedenen extrazellulären Vesikel (EVs) eine wichtige Rolle bei der Wundheilung. Sie tragen dazu bei, dass sich Blutgefäße neu bilden und Entzündungen nicht so schnell auftreten beziehungsweise schneller wieder abnehmen. Daher wollten drei chinesische Forschende diese EVs in eine Wundheilungstinte auf Hydrogelbasis einarbeiten, um diese schließlich auf beliebig geformte Wunden aufzutragen.
Das Team entwickelte ein System mit der Bezeichnung PAINT (Portable Bioactive Ink for Tissue Healing), für das sie EVs, die von bestimmten weißen Blutkörperchen, den Makrophagen, abgesondert wurden, mit Natriumalginat kombinierten. Diese Komponenten setzten sie in einem 3D-Drucker-Stift zusammen, wo sie sich an der Stiftspitze vermischten und innerhalb von drei Minuten ein stabiles Gel an der Verletzungsstelle bildeten.
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Tests mit Mäusen zeigten gute Ergebnisse
Im Ergebnis förderten die künstlich aufgetragenen EVs die Bildung von Blutgefäßen und reduzierten Entzündungsmarker in menschlichen Epithelzellen, wodurch diese in die dritte Heilungsphase wechselten. In einer Tierstudie testeten die Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen PAINT an verletzten Mäusen. Dabei stellten sie fest, dass schneller neue Kollagenfasern entstanden.
Konkret heißt das: Bei Mäusen, die mit PAINT behandelt wurden, war eine große Wunde nach zwölf Tagen fast vollständig verheilt, während bei Mäusen, die die Behandlung nicht erhielten, der Heilungsprozess zu diesem Zeitpunkt noch nicht so weit fortgeschritten war. Im nächsten Schritt steht der Nachweis an, dass diese positiven Ergebnisse auch auf die Behandlung beim Menschen zutreffen. Der größte Vorteil der Heiltinte wäre dann wohl der praktische Aspekt. PAINT könnte in 3D-Stiften in der Apotheke angeboten und zu Hause angewendet werden.
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