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Wann ist ein 3D-Drucker fähig ein Organ zu erzeugen?

 

Antwort

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Foto: Subhashish Panigrahi, CC BY-SA 3.0

Organe aus dem Drucker – das gibt es noch nicht. Die Schwierigkeit besteht in der Komplexität unserer Organe. So werden die Zellen über Blutgefäße versorgt. Eine solche verzweigte Struktur dreidimensional nachzubilden, ist äußerst schwierig. Hinzu kommt, dass die molekularen Zusammensetzungen und verschiedenen Differenzierungsstadien der Zellen eines Organs niemals völlig bekannt und damit auch nicht kontrollierbar sind. Auch hier würde eine künstliche Nachbildung an seine Grenzen stoßen.
Denkbar ist jedoch, dass eine künstliche Umgebung geschaffen wird, die der natürlichen soweit ähnlich ist, dass die Zellen ihr gewebespezifisches Verhalten behalten und so mittels ihrer natürlichen Organisation selbst ein funktionales Gewebe aufbauen.
Von größter Bedeutung für Organe aus einem 3D-Drucker sind die eingesetzten Materialien: Sie müssen den Eigenschaften biologischer Gewebe angepasst werden können und Schicht für Schicht druckbar sein. Am Druck von gewebeähnlichen Strukturen arbeitet beispielsweise das Fraunhofer IGB. Die Inkjet-Drucker, die die Forscher hierfür verwenden, funktionieren grundsätzlich ähnlich wie ein herkömmlicher Bürodrucker mit Tintenreservoirs und Düsen. Allerdings werden spezifische Tinten verwendet. Eine Biotinte, die das Fraunhofer IGB für die Herstellung knorpelähnlicher Gewebe entwickelt, besteht aus modifizierter Gelatine und lebenden Knorpelzellen. Gelatine wird aus Kollagen gewonnen, dem Hauptbestandteil der natürlichen Gewebematrix. Damit die Gelatine während des Druckvorgangs dünnflüssig und somit druckbar ist, wird ihr Gelierverhalten chemisch angepasst. Werden die gedruckten Biomoleküle anschließend mit UV-Licht bestrahlt, vernetzen sie zu stabilen Hydrogelen. Dies sind Polymernetzwerke, die Wasser enthalten, sich aber weder unter Wärmeeinfluss noch in Wasser auflösen. Die Hydrogele können fester oder weicher gestaltet werden und ihre Zusammensetzung kann der typischen Zusammensetzung der Matrix im Knorpel nach und nach angepasst werden. Gedruckt wird nicht auf Papier, sondern auch auf ein Hydrogel, um das Austrocknen der gedruckten Strukturen zu verhindern.

Diese Frage beantwortete Kirsten Borchers vom Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB.