Bio Printing: Nieren und Knochen aus dem Drucker

Das Warten auf Spenderorgane findet ein Ende. In einigen Jahren werden 3D-Drucker, die Nieren herstellen, marktreif sein.

 Nierentransplantation
 Nierentransplantation
(c) AP (Al Hartmann)

Es klingt, wie aus einem Gruselfilm: lebende Organe aus den eigenen Körperzellen, die einfach aus einem Drucker kommen. Schicht für Schicht aufgebaut und dann einige Zeit ruhen gelassen, damit das neue Organ "reifen" kann. Es ist aber Realität. Luke Massela lebt seit zehn Jahren mit einer künstlich hergestellten Blase. Ein anderer Anwendungsfall, der bereits viel präsenter ist sind Knochenimplantate. Bisher wurden sie als solide Gebilde hergestellt und in das Skelett eingepasst - blieben aber immer Fremdkörper. Dank 3D-Druckern ist es gelungen, poröse Implantate zu schaffen, die die natürliche Struktur von Knochen aufweisen und mit den Knochen verwachsen.

Schädeldecke statt Metallplatte

"Die Knochenzellen wachsen einfach in das poröse Implantat hinein", erklärt Siavash Mahdavi, der die Methode entwickelt hat, auf der Konferenz TEDx in Salzburg. Ein solches Implantat könne zum Beispiel einfach die bisher übliche Metallplatte im Schädelknochen ersetzen. Die Knochenzellen würden in das Plastikimplantat hineinwachsen und so wieder eine beinahe geschlossene Schädeldecke bilden. Dahinter steckt eine Druckmethode, die als "rapid prototyping" schon lange bekannt ist. Die dreidimensionale Struktur wird mithilfe eines Lasers Schicht für Schicht aufgebaut. Zuerst wird eine Staubschicht des Materials - zum Beispiel Titan oder ein Kunststoff - auf eine größere Fläche aufgebracht und an jener Stelle, an der das Objekt entstehen soll geschmolzen. Anders als man vermuten könnte, ist die Methode recht günstig, erklärt Mahdavi. Außerdem würde beim 3D Printing kein Materialabfall anfallen und auch nicht mehr Material verwendet, als notwendig. Aber wie druckt man nun eine Niere?

Bühne frei für den Nieren-Drucker

Zunächst werden Stammzellenkulturen produziert, die dem Drucker als Tinte dienen. Als "Grundgerüst" verwenden die Forscher ein Hydrogel, in das das neue Organ gedruckt wird. Zwei Druckköpfe sorgen dafür, dass Gel und Zellen in der richtigen Form aufgebaut werden. Das fertige Organ muss dann einige Wochen in einem Nährmedium ruhen, damit die Zellen zusammenwachsen können. Soweit die Theorie. Mit dieser Methode hat Anthony Atala im Februar auf der TED-Konferenz in den USA direkt auf der Bühne eine Niere gedruckt. Zeitungen weltweit proklamierten bereits das Ende des Wartens auf Spenderorgane. Dann kam die Richtigstellung des Forschers. Es hätte sich bloß um einen Prototypen gehandelt, um zu demonstrieren, wie die Technologie funktionieren soll. Immerhin ist es seinem Team bereits vor zehn Jahren gelungen, eine Blase künstlich herzustellen und die Firma Organovo sorgte bereits vergangenes Jahr mit gedruckten Venen für Aufsehen - es ist also nur noch eine Frage der Zeit, bis Krankenhäuser benötigte Organe einfach ausdrucken können. 

TED-Vortrag von Anthony Atala

 

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