Künstliches Knochengewebe mit angelegten Blutgefäßen. Grün: Knochenzellen; rot: Endothelzellen
IMTEK / Universität Freiburg
3D-Druck revolutioniert die Medizintechnik: Freiburger Wissenschaftler wollen jetzt Knochengewebe mit eingebauten Blutgefäßen drucken.
Freiburger Wissenschaftler entwickeln gegenwärtig mit Unterstützung der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) ein Druckverfahren, das aus Zellen von Knochen und Blutgefäßen funktionsfähige Knochen erzeugt. Die Gefäßzellen sollen die Durchblutung des Gewebes verbessern, indem sie eine Verbindung zum Blutkreislauf des Patienten herstellen. Sollte sich das Verfahren bewähren, könnten damit auch größere Kunstgewebe gedruckt werden, bis hin zu ganzen Organen. Klinische Bedeutung dürften 3D-Zelldrucker nach Ansicht der Wissenschaftler in fünf bis sieben Jahren erlangen.
„Bei der Entwicklung von künstlichem Knochengewebe ist die Frage der Blutversorgung noch immer weitgehend ungelöst. Dadurch ist sowohl die Größe als auch der Typ des Gewebes stark beschränkt“, sagt Günter Finkenzeller, Forschungs-Sektionsleiter an der Klinik für Plastische und Handchirurgie des Universitätsklinikums Freiburg. Er leitet das Projekt gemeinsam mit Peter Koltay, leitender wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Mikrosystemtechnik (IMTEK) der Universität Freiburg.
Gezielte Blutversorgung für künstliches Gewebe
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Bekannt ist, dass sich die Blutversorgung eines künstlich erzeugten Gewebes durch sogenannte Endothelzellen verbessern lässt. Diese Zellen kleiden die Gefäße aus und können auch selbst neue bilden. Doch bisher stirbt ein Großteil der Knochenzellen aufgrund von Sauerstoffmangel, bevor die Zellen Gefäße gebildet haben. „Unser Ansatz sieht vor, dass wir die Endothelzellen genauso wie die Knochenzellen per 3D-Druck im Gewebe an die Stelle platzieren, wo sich die Gefäße ausbilden sollen“, sagt Finkenzeller. „Die Gefäße des künstlichen Gewebes könnten dann zeitnah nach der Operation mit den Gefäßen des umgebenden gesunden Gewebes zusammenwachsen und so die Blutversorgung des Kunstgewebes sicherstellen.“
Wie additive Fertigungsverfahren schon heute in der Medizintechnik zum Zuge kommen, will der Verein Deutscher Ingenieure (VDI) auf der Hannover-Messe vom 13. Bis 17. April demonstrieren. Zur Veranschaulichung des Entstehungsprozesses werden Herzklappen-Prototypen oder Fußprothesen live auf drei 3D-Druckern gefertigt.