3D-Druck-Organ-Modell
Modell-für-3D-Druck-Organ

Knochenmark und Knorpel aus dem 3D Drucker sind bereits Realität – das 3D Druck-Organ könnte bald folgen

Der 3D Drucker-Einsatz für medizinische Zwecke, geläufig auch unter der Bezeichnung Bioprint, konnte, zunächst vor allem im Bereich der Imlantate, in den vergangenen Jahren ,insbesondere 2014/15, beachtlicher Fortschritte vorweisen.

So gelang dem chinesischem Mediziner Lui Zhongjun, seines Zeichens Direktor der orthopädischen Abteilung des Peking University Third Hospital im August 2014 die weltweit erste gelungene Implantation eines in 3D-gedruckten, individuellen Wirbels. Zhongjun konnte damit einem 12-jährigem Jungen, der an einem bösartigen Tumor erkrankt war zur Heilung verhelfen. Als Material war hierbei ein spezielles Titangranulat, dessen besonders poröse Struktur das Verwachsen mit dem restlichem Knochengewebe erleichtern soll, zum Einsatz gekommen. Ein weiterer entscheidender Vorteil des 3D-Druck-Wirbels gegenüber herkömmlichen Implantaten liegt dabei darin, dass die bislang nach derartigen Implantationen notwendige monatelange Ruhestellung entfällt.

Schweizern gelang 3D Druck einer Nase

Im März 2015 gelang einem Wissenschaftlerteam der Eidgenössischen-Technischen Hochschule (ETH) Zürich um Marcy Zenobi-Wong (vom Departement für Gesundheitswissenschaften und Technologie) der weltweit wohl erste 3D Druck eines künstlichen Nasenknorpels. Als Ausgangsmaterial diente den Schweizer Forschern hierbei ein Mix aus Biopolymeren und lebendigen Knorpelzellen. Die so erzeugte Suspension wurde nun computergesteuert auf dem Labor-eigenem Bioprint-3D Drucker aus 8 Spritzdüsen gedrückt, wobei die gewünschte Struktur im Schichtverfahren aufgebaut werden konnte. Gerade einmal 16 Minuten nahm dabei der eigentliche 3D-Druck des Bioprint-Nasenknorpels in Anspruch, dessen Vorteil obendrein darin liegt, dass dieses Material sich nicht von körpereigenem Nasenknorpel unterscheidet, die Abstoßungsreaktionen daher viel geringer ausfallen bzw. überhaupt seltener auftreten. Insbesondere für junge Patienten ist zudem von großem Vorteil, dass das das Implantat mitwächst.

Japaner setzt auf künstliches Protein

Einen anderen Weg geht unterdessen der Tokioter Professor Tsuyoshi Takato. Der japanische Mediziner versucht mit seinem Team einen Weg zu finden, Haut-, Knochen- und Knorpel-Implantate aus einer Suspension aus Stammzellen, Proteinen und chemischen Substanzen per 3D Drucker in die gewünschte Form zu bringen. Das Problem der beim 3D-Drucken entstehenden, für Zellen jedoch zerstörerischen Hitze versucht Takato derzeit, mit Hilfe eines vom Negativfilm-Hersteller Fujifilm entwickelten künstlichen Proteins zu lösen.

Organe aus dem 3D-Drucker wohl erst um 2050 einsatzbereit

Noch Zukunftsmusik ist bis dato allerdings die kühne Vision, Implantations-geeignete Organe mittels 3D Drucker zu produzieren. Als Ausgangsmaterial dient hierbei ein polymeres Gel, etwa auf Alginat-Basis, mit darin eingeschlossenen lebenden Zellen. Das größte Problem bestand allerdings lange Zeit darin, aus mehreren Gewebetypen zu drucken, was für die Organ-Produktion jedoch unverzichtbar ist. In den Jahren 2013/14 gelangen einigen Forscherteams rund um den Erdball zwar entscheidende Fortschritte, dieses Problem zu lösen, bis 3D-gedruckte Organe einsatzreif seien könnten dürften jedoch noch einige Zeit ins Land gehen.

Hinzu kommen einige weitere signifikante Hürden. So muss unter anderem sicher gestellt werden, dass der Körper die für das Druckverfahren umgewandelten Zellen überhaupt annimmt. Auch muss ausgeschlossen werden, dass diese zu Krebszellen mutieren. Doktor Lothar Koch, Teamleiter der Gruppe Biofabrikation am Laser-Zentrum Hannover, rechnet daher mit der Einsatzreife von 3D-Druck-Organen erst für das Jahr 2050.

Auf längere Sicht rechnet Doktor Koch mit sogenannten Organfabriken, in denen der Herstellungsprozess von Transplantations-Organen automatisiert würde und so deutlich wirtschaftlicher gestaltbarer wäre.

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