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 Radar statt Stethoskop?
07.08.2018 | Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg

nachricht Prostatakrebs kann per Ultraschall mit künstlicher Intelligenz besonders effektiv erkannt werden
27.07.2018 | Deutsche Gesellschaft für Ultraschall in der Medizin (DEGUM)

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Medizintechnik >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Die Mischung macht‘s: Jülicher Forscher entwickeln schnellladefähige Festkörperbatterie

Mit Festkörperbatterien sind aktuell große Hoffnungen verbunden. Sie enthalten keine flüssigen Teile, die auslaufen oder in Brand geraten könnten. Aus diesem Grund sind sie unempfindlich gegenüber Hitze und gelten als noch deutlich sicherer, zuverlässiger und langlebiger als herkömmliche Lithium-Ionen-Batterien. Jülicher Wissenschaftler haben nun ein neues Konzept vorgestellt, das zehnmal größere Ströme beim Laden und Entladen erlaubt als in der Fachliteratur bislang beschrieben. Die Verbesserung erzielten sie durch eine „clevere“ Materialwahl. Alle Komponenten wurden aus Phosphatverbindungen gefertigt, die chemisch und mechanisch sehr gut zusammenpassen.

Die geringe Stromstärke gilt als einer der Knackpunkte bei der Entwicklung von Festkörperbatterien. Sie führt dazu, dass die Batterien relativ viel Zeit zum...

Im Focus: It’s All in the Mix: Jülich Researchers are Developing Fast-Charging Solid-State Batteries

There are currently great hopes for solid-state batteries. They contain no liquid parts that could leak or catch fire. For this reason, they do not require cooling and are considered to be much safer, more reliable, and longer lasting than traditional lithium-ion batteries. Jülich scientists have now introduced a new concept that allows currents up to ten times greater during charging and discharging than previously described in the literature. The improvement was achieved by a “clever” choice of materials with a focus on consistently good compatibility. All components were made from phosphate compounds, which are well matched both chemically and mechanically.

The low current is considered one of the biggest hurdles in the development of solid-state batteries. It is the reason why the batteries take a relatively long...

Im Focus: Farbeffekte durch transparente Nanostrukturen aus dem 3D-Drucker

Neues Design-Tool erstellt automatisch 3D-Druckvorlagen für Nanostrukturen zur Erzeugung benutzerdefinierter Farben | Wissenschaftler präsentieren ihre Ergebnisse diese Woche auf der angesehenen SIGGRAPH-Konferenz

Die meisten Objekte im Alltag sind mit Hilfe von Pigmenten gefärbt, doch dies hat einige Nachteile: Die Farben können verblassen, künstliche Pigmente sind oft...

Im Focus: Color effects from transparent 3D-printed nanostructures

New design tool automatically creates nanostructure 3D-print templates for user-given colors
Scientists present work at prestigious SIGGRAPH conference

Most of the objects we see are colored by pigments, but using pigments has disadvantages: such colors can fade, industrial pigments are often toxic, and...

Im Focus: Eisen und Titan in der Atmosphäre eines Exoplaneten entdeckt

Forschende der Universitäten Bern und Genf haben erstmals in der Atmosphäre eines Exoplaneten Eisen und Titan nachgewiesen. Die Existenz dieser Elemente in Gasform wurde von einem Team um den Berner Astronomen Kevin Heng theoretisch vorausgesagt und konnte nun von Genfern Astronominnen und Astronomen bestätigt werden.

Planeten in anderen Sonnensystemen, sogenannte Exoplaneten, können sehr nah um ihren Stern kreisen. Wenn dieser Stern viel heisser ist als unsere Sonne, dann...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Dialog an Deck, Science Slam und Pong-Battle

21.08.2018 | Veranstaltungen

LaserForum 2018 thematisiert die 3D-Fertigung von Komponenten

17.08.2018 | Veranstaltungen

Aktuelles aus der Magnetischen Resonanzspektroskopie

16.08.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Zukünftige Informationstechnologien: Wärmetransport auf der Nanoskala unter die Lupe genommen

21.08.2018 | Physik Astronomie

Bedeutung des „Ozeanwetters“ für Ökosysteme

21.08.2018 | Biowissenschaften Chemie

Auf dem Weg zur personalisierten Medizin

21.08.2018 | Biowissenschaften Chemie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics