Der 3D-Druck mit zellulären Materialien, das so genannte Bioprinting, ist auf dem besten Weg, das nächste grosse Ding in der personalisierten Medizin zu werden, wie die ETH Zürich in einer Mitteilung vom Dienstag schreibt.
Die Forschungsgruppe um Marcy Zenobi-Wong im Departement für Gesundheitswissenschaften und Technologie fertigt Knorpel-Transplantate auf dem laboreigenen Bioprinter. Als «Tinte» dient ein Mix aus Biopolymeren und lebendigen Knorpelzellen. Diese Suspension wird computergesteuert aus acht Spritzdüsen gedrückt. So kann jede beliebige Struktur im Schichtverfahren aufgebaut werden.
Ein Nasenknorpel ist nach gerade einmal 16 Minuten fertig gedruckt, wie es in der Mitteilung heisst. Künftig könnte beispielsweise eine bei einem schweren Autounfall zerschmetterte Nase rekonstruiert werden. Dazu müssten dem Patienten mittels einer Biopsie Knorpelzellen, beispielsweise aus dem Ohr, entnommen und im Labor vermehrt werden, erklärt Doktorand Matti Kesti.
Aus diesen Knorpelzellen und einem Polymer wird das Transplantat aufgebaut und dem Betroffenen chirurgisch eingesetzt. Das Polymer dient dabei lediglich der Formgebung. Es wird im Körper abgebaut und schon nach wenigen Monaten unterscheidet sich das einstige Transplantat nicht mehr von körpereigenem Nasenknorpel, wie es in der Mitteilung heisst.
Gegenüber klassischen Transplantaten, beispielsweise aus Silikon, hat das Verfahren grosse Vorteile: So sind die Abstossungsreaktionen viel geringer und ausserdem wächst das Implantat mit, was gerade bei jungen Patienten entscheidend ist.
Eine der ersten Anwendungen von gedruckten Knorpel-Transplantaten könnte laut Mitteilung bei Verletzungen in Knie- und Sprunggelenken liegen. Schon heute werden nach Sportverletzungen körpereigene Knorpelzellen auf Hydrogel-Bändern gezüchtet und Stücke daraus in die verletzte Stelle eingenäht.
Dies ist allerdings nicht ideal, weil durch das zweidimensionale Zellwachstum wichtige räumliche Informationen fehlen und die Zellen ein narbenähnliches Gewebe bilden statt Knorpelmasse.
Noch in diesem Jahr sollen erste Transplantate aus dem Bioprinter an Schafen und Ziegen getestet werden. Solche Versuche an Grosstieren sind die Voraussetzung für klinische Tests mit Menschen.
«Ob wir künftig Bioprinter in den Spitälern antreffen werden, ist aber weniger eine technische Frage, sondern hängt davon ab, ob die Technologie von Ärzten, Patienten und Versicherungen akzeptiert wird», wird Zenobi-Wong in der Mitteilung zitiert. (viw/sda)
