US-Forscher stellen Blutgefäße mit dem 3D-Drucker her
Grundgerüste für Blutgefäße mit dem 3D-Drucker herstellen? Das ist Forschern aus Kalifornien gelungen. Auch deutsche Wissenschaftler machen beim sogenannten Tissue Engineering große Fortschritte.
Mit Biotinte drucken die Forscher das Grundgerüst eines Blutgefäßes. An diesem können sich körpereigene Zellen ansiedeln.
Foto: Lawrence Livermore National Laboratory
Das, was am Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL), etwa 70 km östlich von San Francisco gelegen, aus dem 3D-Drucker kommt, ist noch kein fertiges Blutgefäß. Es könnte aber eines werden – ohne menschliches Zutun und nur mithilfe der Biologie. Mit einem komplizierten, mehrschichtigen Druckverfahren ist es den Forschern gelungen, zumindest die Grundstruktur eines Blutgefäßes zu produzieren. Da die Wissenschaftler dazu sogenannte Bio-Tinte aus Zellen und anderen biologischen Materialien einsetzten, können sich an dem Gebilde später körpereigene Zellen ansiedeln und die Wandlung zum voll funktionsfähigen menschlichen Blutgefäß komplett machen.
Damit fällt diese Entwicklung in das Feld des sogenannten Tissue Engineering. In jener künstlichen Herstellung biologischer Gewebe sehen Mediziner und Biologen eine Menge Potenzial. Trotz mehrjähriger intensiver praktischer Forschung steckt dieser Zweig der personalisierten Medizin aber noch in den Kinderschuhen. Ebenso die Gefäßproduktion aus dem 3D-Drucker. Nach dreijähriger Forschungsphase haben die Wissenschaftler am LLNL ein filigranes Gebilde drucken können, das sie selbst als Spaghetti-Topf bezeichnen – ein biologisch noch unorganisiertes Netz an Blutgefäßen, das sich später in der Petri-Schale weiterentwickeln soll. Das nächste Ziel der Forscher ist es, Gebilde herzustellen, die ähnlich weit entwickelt sind wie Venen im menschlichen Körper.
Auch Aachener Forscher drucken Blutgefäße
Vielleicht schon einen Schritt weiter ist man derweil in Aachen. Das dortige Fraunhofer-Institut für Lasertechnik (ILT) koordiniert mit Artivasc 3D ein Forschungsprojekt, bei dem ebenfalls Blutgefäße aus biokompatiblen Materialien gedruckt und später mit körpereigenen Zellen besiedelt werden. Das Ziel von Artivasc 3D ist es letztendlich, Fettgewebe und später künstliche Haut zu erschaffen, die unter anderem als Implantat eingesetzt werden kann.
Als Druckmaterial für das Gefäßgerüst dient eine Biotinte aus Zellen und anderen biologischen Materialien. Das Gerüst soll sich in der Petri-Schale weiterentwickeln.
Quelle: Lawrence Livermore National Laboratory
Die enorme Leistung der Aachener Forscher besteht in der Kontrolle des scheinbar Unkontrollierbaren: Zwar verfügten gedruckte Gerüste halbkünstlicher Blutgefäße schon in der Vergangenheit über ein Netz ultra-filigraner Verzweigungen, doch waren jene Verästelungen in aller Regel ein Zufallsprodukt und das Ergebnis nur schwer steuerbar. Durch eine Kombination verschiedener Druckverfahren gelingt es den ILT-Forschern jedoch, die Wege der feinen Verzweigungen präzise zu steuern. Die Aachener haben zum Teil Röhrchen aus Biomaterial erschaffen, die eine Wandstärke von 0,02 mm aufweisen.
Ergebnisse sollen der Züchtung von Haut zugutekommen
Profitieren könnte von der Entwicklung die Züchtung von Haut. Mehr oder weniger gut gelingt bislang das Nachzüchten von dünnen Hautschichten, die weit oben liegen.
Gedrucktes, verzweigtes Blutgefäß der Fraunhofer-Forscher. Es könnte zukünftig bei der Züchtung von Haut zum Einsatz kommen.
Quelle: Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT
Die außerkörperliche Kultivierung dickerer und tiefer angesiedelter Hautschichten benötigt allerdings versorgende Blutgefäße, deren Entwicklung die Aachener mit Hochdruck vorantreiben. In einem neuartigen Bioreaktor ist es den Forschern ebenfalls gelungen, über einen Zentimeter dickes Fettgewebe zu züchten.
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