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3D-Druck aus Zucker bildet Basis für Kunst-Leber

03.07.2012
Gewebestruktur aus künstlichen Zellen - Komplette Organe geplant

Das Ziel der Schaffung einer künstlichen Leber rückt näher. Forscher der University of Pennsylvania und des Massachusetts Institute of Technology (MIT) haben eine Vorlage für Blutgefäße geschaffen, aus der diese mit Hilfe von Zucker hergestellt werden sollen. Wissenschaftler haben seit langem mit dem 3D-Druck von Zellen und Blutgefäßen experimentiert. Dabei wird eine Gewebestruktur Schicht für Schicht aus künstlichen Zellen geschaffen. Diese synthetischen Zellen sterben jedoch oft ab, bevor sich das Gewebe gebildet hat.


Anordnung im Labor: Versorgung des Gewebes wichtig (Foto: Jordan Miller)

Transplantate im Fokus

Das Verfahren, bei dem ein 3D-Drucker Zucker als Baustoff nutzt, könnte eines Tages auch für Transplantate eingesetzt werden. Die Ergebnisse der aktuellen Studie wurden in Nature Materials http://nature.com/nmat veröffentlicht. Laut Jordan Miller, einem Mitarbeiter des leitenden Wissenschaftlers Christopher Chen http://bit.ly/NgWgCa liegt die größte Herausforderung darin, große Mengen künstlichen Gewebes herzustellen und alle Zellen in diesem Gewebe am Leben zu erhalten.

"Wenn eine große Menge an Zellen aufeinandertrifft, rauben sie am Ende den benachbarten Zellen die Nährstoffe und den Sauerstoff, so dass diese Zellen dann absterben." Das Herz-Kreislauf-System des Körpers löst dieses Problem über natürliche Zellen und natürliches Gewebe. Das Team beschloss daher ein künstliches Herz-Kreislauf-System herzustellen, das den gleichen Zweck erfüllt. Sie stellten einen Raum her, in dem sich zukünftige künstliche Blutgefäße ansiedeln sollten.

Blutgefäße entscheidend für Erfolg

Laut MIT-Forscherin Sangeeta Bhatia http://lmrt.mit.edu/about.html funktioniert dieses Verfahren ähnlich wie die Form eines Gefäßes aus Wachs. Es wird von geschmolzenem Material umgeben und das Wachs dann weggeschmolzen. Statt Wachs setzten die Wissenschaftler jedoch Zucker ein. "Bis jetzt ist es schwierig gewesen, Organe herzustellen, die für eine nützliche Funktion groß genug sind", so Bhatia.

Wird Gewebe implantiert, das dicker ist als ein Millimeter, braucht es auch ausreichend Blutgefäße. Die Experten haben dazu ein Netzwerk von Räumen geschaffen, in die die Blutgefäße hineinwachsen sollen, damit sie das Gewebe durchziehen. Ein 3D-Druck aus Zucker soll dabei helfen. Zucker ist laut der Wissenschaftlerin ein geeignetes Material, das auch aus lebendem Gewebe sehr einfach entfernt werden kann.

Ansatz soll bei allen Organen funktionieren

In einem nächsten Schritt haben die Wissenschaftler dieses Netzwerk mit Zellen umgeben, die nach der Implantation von den Blutgefäßen versorgt werden sollen. Ist diese Struktur aus zukünftigen Blutgefäßen und Gewebe hergestellt, wird der Zucker einfach mit Wasser entfernt. Bis jetzt haben die Forscher noch keine Transplantation durchgeführt. Sie wollten nur zeigen, dass die Herstellung von dickerem Gewebe möglich ist.

In Zukunft soll so ein ganzes Organ geschaffen werden. Bhatia betont, dass jetzt nachgewiesen ist, dass mit Hilfe eines 3D-Druckers ein frei wählbares Netzwerk für jede Form von Gewebe oder jede Art von Netzwerk produziert werden kann. In einem nächsten Schritt folgen dann die Zellen, die für das jeweilige Organ erforderlich sind. "Wir haben versucht, eine Leber herzustellen, das gleiche Verfahren kann aber bei jedem anderen Gewebe auch eingesetzt werden."

Michaela Monschein | pressetext.redaktion
Weitere Informationen:
http://www.upenn.edu
http://web.mit.edu

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