Organe aus dem 3D-Drucker

Lange war es still um künstliche Organe. Nun erlebt die Idee eine Renaissance. Denn Mediziner haben den 3D-Druck entdeckt. Lothar Koch vom Laser Zentrum Hannover gelang es, mit einem Bioprinter Hautstücke zu drucken und Mäusen zu transplantieren. „Das ist die erste lasergedruckte Haut, die im Tierversuch erfolgreich getestet wurde“, so der Forscher gegenüber Technology Review (aktuelle Ausgabe hier bestellen).

Bisher ließen sich nur mehr oder weniger zweidimensionale Gewebe von Grund auf neu herstellen. Es gab schlicht keine praktikable Methode, Millionen von Zellen auf den Mikrometer genau positioniert aufeinanderzuschichten – eine unabdingbare Voraussetzung für funktionsfähige Organe. Genau dazu aber sind 3D-Drucker in der Lage. Für seine Experimente entwickelte Koch einen Bioprinter auf Basis eines Laserdruckers. Die Zellen sind in einem wasserhaltigen Gelstreifen auf der Unterseite einer dünnen Glasscheibe angeordnet. Der Laserstrahl schießt durch das Glas und erzeugt eine kleine Dampfblase zwischen Glas und Gel. Dabei entsteht ein Dampfdruck. Dieser schleudert einen winzigen Tropfen Gel mit den darin enthaltenen Zellen auf die Unterlage. Tropfen für Tropfen bildet sich so das Gewebe.

Das von Koch auf diese Weise hergestellte Hautstück besitzt eine Dicke von zwei Millimetern, besteht aus zwanzig Schichten und zwei Zelltypen. Drucken kann Koch maximal sechs Quadratzentimeter, also Stücke von der Größe einer Zwei-Euro-Münze. Von einer echten Haut ist der Druck allerdings noch weit entfernt, schränkt Koch ein. „Ihnen fehlen Haar-, Nerven-, Blutgefäß- und Schweißdrüsenzellen. Es würde dem Patienten wenig helfen, wenn er nicht mehr schwitzen und seine Körpertemperatur nicht mehr regulieren kann.“ Dennoch eröffnet seine gedruckte Haut neue Chancen für die Medizin. „Wir haben sie an Mäusen ausprobiert, und es sind sogar Blutgefäße in das Gewebe eingewachsen“, so der Forscher. Als nächsten Schritt will sein Team „ausprobieren, ob man es nicht schaffen kann, die Blutgefäße gleich mitzudrucken“.

James Yoo, Bioprinting-Pionier vom US-amerikanischen Wake Forest Institute, entwickelt mit Fördergeldern des US-Verteidigungsministeriums bereits ein Gerät, das noch auf dem Schlachtfeld brandverletzten Soldaten neue Hautzellen auf die Wunden drucken soll. In ersten Tests hatten die Wissenschaftler bereits Mäuse mit der Methode behandelt. Ihre Verletzungen sollen innerhalb von zwei bis drei anstatt fünf oder sechs Wochen verheilt sein. Im Gespräch mit Technology Review äußerte sich Yoo zuversichtlich, dass „3D-Drucker zukünftig einen Platz in der Medizin haben werden“. Zwar wird nicht jedes Krankenhaus einen besitzen. „Aber wahrscheinlich werden spezialisierte, regionale Regenerationszentren die Kliniken in ihrer Umgebung versorgen.“

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(jlu)