Additive Fertigung von Knochen und Knorpeln 3D-Drucker züchtet menschliches Gewebe nach

Der Fortschritt auf dem Gebiet des Bio-3D-Drucks macht es möglich, Metallprothesen durch Implantate zu ersetzen, die aus Zellen der Patienten selber erstellt wurden. So lässt sich beispielsweise das Gewebe von Menschen mit Knochenerkrankungen regenerieren. Zudem werden so Tierversuche vermieden.

Hier vermehren sich die menschlichen Zellen

Das Team aus Ingenieuren und Wissenschaftlern der Universität Complutense Madrid und der Einrichtung CSIC druckt ein Raster aus Polycaprolacton (PCL) in 3D, in das die dem Patienten entnommenen Zellen über eine am Extruder befestigte Nadel eingesetzt werden. Die Zellen vermehren sich, durchdringen das PCL und ersetzen es durch ein natürliches Material, Knochen oder Knorpel. Für dieses Projekt werden 3D-Drucker (Hephestos 2 und Witbox 2) genutzt, die BQ, ein spanischer Hersteller von Unterhaltungselektronik zur Verfügung stellt. Zudem unterstützt das Unternehmen auch mit technischem Fachwissen in diesem Bereich.

Zwei Wege zu körpereigenen Implantaten

Die Forscher untersuchen zwei verschiedene Methoden, um dem Patienten das Gewebe zu implantieren. Bei der ersten Methode wird das Raster mit den Zellen direkt in den beschädigten Teil des Knochens oder Knorpels eingesetzt, damit diese sich im Körper regenerieren.

Bei der zweiten Methode wird im Labor ein Ökosystem erschaffen, indem die Zellen das menschliche Gewebe regenerieren, das anschließend dem Patienten implantiert wird.

Regeneration statt Fremdkörper

Da diese Zellen vom Patienten selber stammen und sozusagen maßgeschneidert für ihn sind, ist das Risiko, dass dieses Implantat nicht angenommen wird, viel geringer als bei Metallprothesen. Nieves Cobo, Initiatorin des Projektes, sagt: „Wir sprechen hier nicht von ersetzen, sondern von regenerieren. Wir suchen nach einer Möglichkeit, künstliche Prothesen durch etwas zu ersetzen, das sich in den Körper einfügt.“

Nieves Cubo erklärt, warum man mit seiner Methode Tierversuche vermeiden kann: „Die Verwendung von etwas im Labor, das sich genauso wie der menschliche Körper verhält, reduziert Kosten, erspart Leiden und liefert sichere Ergebnisse. Denn auch wenn etwas im Körper eines Tieres funktioniert, heißt das nicht immer, dass es bei Menschen ähnlich funktioniert und umgekehrt.“

3D-Druck als neuer Pfad in der Medizin

Auf die Forschung sollen in zwei Jahren klinische Studien folgen. Dieses Projekt ergänzt die Versuche anderer Wissenschaftler, die den 3D-Druck bereits im medizinischen und wissenschaftlichen Bereich einsetzen. „Dies ist ein weiteres Beispiel dafür, wie der 3D-Druck technische Herausforderungen auf jedem Gebiet meistern kann“, so Rodrigo del Prado, Deputy Director General bei BQ. „Unser Ziel ist es, die Technologie in den Dienst jener kreativen Köpfe zu stellen, die für sie unzählige Einsatzmöglichkeiten finden, um Fortschritte auf ihren Gebieten und für die Welt im Allgemeinen zu erzielen.“