Knorpel aus dem Drucker

Knorpel aus dem Drucker
US-amerikanische Forscher melden einen wichtigen Fortschritt bei der Herstellung künstlicher Knorpel aus dem 3D-Drucker. Schon bald könnten Gelenkschäden mithilfe der futuristischen Methode behandelt werden © Fotolia

Eine aktuelle Studie zeigt, dass es bald möglich sein könnte, künstlichen Knorpel mit einem speziellen 3D-Drucker zu produzieren. Menschen mit Arthrose soll so in Zukunft effektiver und ohne aufwendige Operationen geholfen werden.

US-amerikanischen Wissenschaftlern ist es nun erstmals gelungen mithilfe eines speziellen 3D-Druckers einen Knorpel aus lebenden Gewebe zu produzieren. Dem Team um Professor Rocky Tuan – Direktor des Center for Cellular and Molecular Engineering an der University of Pittsburgh School of Medicine – gelang damit ein wichtiger Fortschritt bei der Entwicklung neuer und effektiverer Behandlungsmöglichkeiten für Menschen mit schweren Gelenkschäden und Knorpelverschleiß. Ein 3D-Drucker wurden spezielle und aus lebenden Stammzellen zusammengesetzte Knorpelstücke hergestellt, die sich im Gelenk aus selbst „regenerieren", um so in Zukunft schwierige, operative Eingriffe vermeiden zu können.

 

Drei Bedingungen für künstliche Knorpel aus dem 3D-Drucker

Die Studie zeigt, dass es zur Herstellung von menschlichem Knorpel aus dem Drucker drei Herausforderungen zu meistern gab. Erstens benötigten die Forscher Stammzellen, die in einer flüssigen Gelatine schwimmen, damit sie – ähnlich der Druckertinte – Schicht für Schicht mit dem Spezialdrucker zusammengesetzt werden konnten. Zweitens musste ein Verfahren entwickelt werden, dass die ‚zusammen-gedruckten' Knorpelteile kontrolliert verhärten ließ. Wissenschaftler am Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik (IGB) in Stuttgart verwendeten dafür ein spezielles UV-Licht, welches das gedruckte Stammzellen-Gel gezielt verwachsen lässt, ohne die lebenden Zellen zu beschädigen und wichtige Gewebeeigenschaften – wie Wärme- und Wasserbeständigkeit – zu gefährden. Zuletzt mussten die US-amerikanischen Forscher ein präzises und individuell angepasstes Gerüst erstellen, um die Form des künstlichen Knorpels steuern zu können. Die Studie belegt, dass die Forscher alle drei Bedingungen erstmals erfüllen konnten.

 

Den künstlichen Knorpel in das Gelenk einfädeln

Doch bleiben einige Fragen offen. Zum Beispiel müssen die Wissenschaftler noch das Verfahren optimieren, mit dessen Hilfe der Knorpel in das Gelenk gelangen soll. Nach Willen von Professor Tuan wird dies über den Zugang eines Katheters gelingen. Durch eine kleine Öffnung soll so der künstliche Knorpel in das Gelenk „eingefädelt“ werden. Doch die Forscher sind optimistisch. Mit weiteren Versuchen werden sie das Verfahren soweit voran bringen können, dass schon bald Menschen mit Arthrose künstliche Knorpel aus dem 3D-Drucker verpflanzt bekommen werden.

Hamburg, 28. April 2014

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