Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

3D-Drucker macht menschliche Organe in Minigröße

18.09.2013
Kombination von mehreren Körperteilen erstmals durchgeführt

Menschliche Organe in Miniaturgröße haben Forscher des Wake Forest Institute for Regenerative Medicine mit einem modifizierten 3D-Drucker hergestellt. Sie werden jetzt für Tests an neuen Impfstoffen eingesetzt. Im Rahmen dieses Projekts werden menschliche Zellen repliziert, die die Funktionen von Organen wie Herz, Leber, Lunge oder Blutgefäßen nachahmen. Diese Organe werden dann auf einem Mikrochip platziert und mit einem Blutersatz verbunden. Damit wird es möglich, Behandlungsmöglichkeiten zu überprüfen.



Militärischer und ziviler Einsatz

Das U.S. Department of Defense http://defense.gov hat die neue Technologie mit 24 Mio. Dollar unterstützt. Bioprinting, eine Art des 3D-Drucks, bei der menschliches Gewebe hergestellt wird, ist an sich kein neues Verfahren. Auch die Idee, menschliches Gewebe in 3D auf einem Mikrochip zu züchten, ist kein Novum. Bei den aktuellen Tests werden jedoch erstmals verschiedene Organe im gleichen Gerät miteinander kombiniert. Damit wird die menschliche Reaktion auf chemische Giftstoffe oder biologische Wirkstoffe modellhaft sichtbar.

Die von den Wissenschaftlern entwickelten modifizierten 3D-Drucker drucken menschliche Zellen auf Hydrogel basierende Gerüste. Die im Labor hergestellten Organe werden in einem nächsten Schritt auf einem fünf Zentimeter großen Chip platziert und miteinander verbunden.

Der verwendete Blutersatz ähnelt jenem, der auch bei der chirurgischen Behandlung von Traumata eingesetzt wird. Der Blutersatz hält die Zellen am Leben und kann auch eingesetzt werden, um chemische oder biologische Substanzen oder auch Medikamente in das System einzubringen. Sensoren messen die Temperatur in Echtzeit, überprüfen die Sauerstoffwerte, den pH-Wert und andere Faktoren.

Alternative zu Tierversuchen

Der leitende Wissenschaftler Anthony Atala betont, dass dieses Verfahren eingesetzt werden kann, um die Auswirkungen von chemischen und biologischen Substanzen vorherzusagen, aber auch um die Wirksamkeit neuer Behandlungsansätze zu überprüfen. "Die Tests finden an echtem menschlichen Gewebe statt. Das funktioniert deutlich besser als Tierversuche." Die Finanzierung des Projektes wurde durch die Defense Threat Reduction Agency http://dtra.mil ermöglicht, eine Abteilung der US Regierung, die für die Bekämpfung nuklearer, chemischer und biologischer Waffen zuständig ist.

Die durchgeführten Tests sollen die Kosten und die Zeit deutlich reduzieren, die notwendig ist, um medizinische Gegenmaßnahmen gegen Angriffe von Bioterroristen abzuwehren. Laut den Wissenschaftlern des Wake Forest Institute for Regenerative Medicine besteht die Möglichkeit auf Gegenmittel zum Beispiel gegen Sarin zu testen, das vor kurzem in Syrien gegen Zivilisten eingesetzt wurde. Laut Atala, der auf regenerative Medizin spezialisiert ist, wurde das Bioprinting von den Wissenschaftlern zuerst für die Herstellung von Gewebe und Organen für Patienten eingesetzt.

Originalgröße schon bald möglich

Atalas Team ist es gelungen, flache Organe wie Haut oder röhrenförmige Organe wie Blutgefäße und sogar hohe, nicht röhrenförmige Organe wie die Blase oder den Magen zu produzieren, die über ein komplexere Strukturen und Funktionen verfügen. Die Herstellung von Organen wie dem Herzen oder der Leber gehört derzeit jedoch noch zu den größten Herausforderungen. Eine Kombination von einem Mikroskop und einem Inkubator wird für die Herstellung der Organe eingesetzt.

Es dauert rund 30 Minuten, um eine Niere oder ein Herz im Miniaturformat zu produzieren. Die Größe entspricht dann in etwa der eines kleinen Keks. Atala erklärt, dass auf einen Zentimeter so viele Zellen kommen, dass ein großes Organ eine sehr komplexe Herausforderung darstellt. Die Herstellung von Organen in Originalgröße dürfte jedoch in nicht allzu ferner Zukunft möglich sein. Die Wissenschaftler arbeiten derzeit an Organen, die als Implantate eingesetzt werden können.

Michaela Monschein | pressetext.redaktion
Weitere Informationen:
http://wakehealth.edu/WFIRM

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Medizintechnik:

nachricht Fraunhofer IGB wirkt bei Gestaltung des europäischen Fahrplans für Organ-on-a-Chip-Technologie mit
14.11.2017 | Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB

nachricht Entwicklung modernster Navigationssysteme für die Gefäßchirurgie
06.11.2017 | Universität zu Lübeck

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Medizintechnik >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Transparente Beschichtung für Alltagsanwendungen

Sport- und Outdoorbekleidung, die Wasser und Schmutz abweist, oder Windschutzscheiben, an denen kein Wasser kondensiert – viele alltägliche Produkte können von stark wasserabweisenden Beschichtungen profitieren. Am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) haben Forscher um Dr. Bastian E. Rapp einen Werkstoff für solche Beschichtungen entwickelt, der sowohl transparent als auch abriebfest ist: „Fluoropor“, einen fluorierten Polymerschaum mit durchgehender Nano-/Mikrostruktur. Sie stellen ihn in Nature Scientific Reports vor. (DOI: 10.1038/s41598-017-15287-8)

In der Natur ist das Phänomen vor allem bei Lotuspflanzen bekannt: Wassertropfen perlen von der Blattoberfläche einfach ab. Diesen Lotuseffekt ahmen...

Im Focus: Ultrakalte chemische Prozesse: Physikern gelingt beispiellose Vermessung auf Quantenniveau

Wissenschaftler um den Ulmer Physikprofessor Johannes Hecker Denschlag haben chemische Prozesse mit einer beispiellosen Auflösung auf Quantenniveau vermessen. Bei ihrer wissenschaftlichen Arbeit kombinierten die Forscher Theorie und Experiment und können so erstmals die Produktzustandsverteilung über alle Quantenzustände hinweg - unmittelbar nach der Molekülbildung - nachvollziehen. Die Forscher haben ihre Erkenntnisse in der renommierten Fachzeitschrift "Science" publiziert. Durch die Ergebnisse wird ein tieferes Verständnis zunehmend komplexer chemischer Reaktionen möglich, das zukünftig genutzt werden kann, um Reaktionsprozesse auf Quantenniveau zu steuern.

Einer deutsch-amerikanischen Forschergruppe ist es gelungen, chemische Prozesse mit einer nie dagewesenen Auflösung auf Quantenniveau zu vermessen. Dadurch...

Im Focus: Leoniden 2017: Sternschnuppen im Anflug?

Gemeinsame Pressemitteilung der Vereinigung der Sternfreunde und des Hauses der Astronomie in Heidelberg

Die Sternschnuppen der Leoniden sind in diesem Jahr gut zu beobachten, da kein Mondlicht stört. Experten sagen für die Nächte vom 16. auf den 17. und vom 17....

Im Focus: «Kosmische Schlange» lässt die Struktur von fernen Galaxien erkennen

Die Entstehung von Sternen in fernen Galaxien ist noch weitgehend unerforscht. Astronomen der Universität Genf konnten nun erstmals ein sechs Milliarden Lichtjahre entferntes Sternensystem genauer beobachten – und damit frühere Simulationen der Universität Zürich stützen. Ein spezieller Effekt ermöglicht mehrfach reflektierte Bilder, die sich wie eine Schlange durch den Kosmos ziehen.

Heute wissen Astronomen ziemlich genau, wie sich Sterne in der jüngsten kosmischen Vergangenheit gebildet haben. Aber gelten diese Gesetzmässigkeiten auch für...

Im Focus: A “cosmic snake” reveals the structure of remote galaxies

The formation of stars in distant galaxies is still largely unexplored. For the first time, astron-omers at the University of Geneva have now been able to closely observe a star system six billion light-years away. In doing so, they are confirming earlier simulations made by the University of Zurich. One special effect is made possible by the multiple reflections of images that run through the cosmos like a snake.

Today, astronomers have a pretty accurate idea of how stars were formed in the recent cosmic past. But do these laws also apply to older galaxies? For around a...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

500 Kommunikatoren zu Gast in Braunschweig

20.11.2017 | Veranstaltungen

VDI-Expertenforum „Gefährdungsanalyse Trinkwasser"

20.11.2017 | Veranstaltungen

Technologievorsprung durch Textiltechnik

17.11.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Künstliche neuronale Netze: 5-Achs-Fräsbearbeitung lernt, sich selbst zu optimieren

20.11.2017 | Informationstechnologie

Tonmineral bewässert Erdmantel von innen

20.11.2017 | Geowissenschaften

Hemmung von microRNA-29 schützt vor Herzfibrosen

20.11.2017 | Biowissenschaften Chemie