Zukunftsvision 3D-Bioprinting: Künstliche Hornhaut aus dem Drucker
Liebe PRO RETINA Interessenten, Zukunftsvision 3D-Bioprinting: Künstliche Hornhaut aus dem Drucker Für viele klingen die Themen 3D-Druck und Bioprinting noch sehr nach Science Fiction. Doch ihre Entwicklungen gehen immer schneller voran und man geht davon aus, dass es in Zukunft einen großen Markt dafür geben wird, weil man mit ihrer Hilfe viele medizinische Probleme lösen könnte. Die Entwicklungen im 3D-Druck sind bereits relativ weit vorangeschritten. Es ha...
Liebe PRO RETINA Interessenten,
Zukunftsvision 3D-Bioprinting: Künstliche Hornhaut aus dem Drucker
Für viele klingen die Themen 3D-Druck und Bioprinting noch sehr nach Science
Fiction. Doch ihre Entwicklungen gehen immer schneller voran und man geht
davon aus, dass es in Zukunft einen großen Markt dafür geben wird, weil man
mit ihrer Hilfe viele medizinische Probleme lösen könnte. Die Entwicklungen
im 3D-Druck sind bereits relativ weit vorangeschritten. Es handelt sich
hierbei um den Druck mit Kunststoffen. Hier gibt es bereits einige Erfolge zu
verzeichnen. Der nächste logische Schritt ist laut den Wissenschaftlern das
Bioprinting. Somit kann 3D-Druck nicht klar von Bioprinting abgegrenzt
werden. Man muss es eher als eine Weiterentwicklung verstehen. Das
Bioprinting bietet die ideale Verbindung von Digitalität und Biotechnologie.
Man geht davon aus, dass die Forscher bis in 10 oder 20 Jahren soweit sein
könnten, Hautzellen oder ganze Organe auszudrucken. Diese sollen dann auch
die Funktion von echter Haut oder Organen erfüllen können. Es müssen hier
aber noch umfassende Entwicklungen stattfinden, bis es möglich sein wird
beispielsweise ein echtes Herz durch ein gedrucktes ersetzen zu können.
Forschungen an der Universität Newcastle
Auch vor der Augenforschung macht das Thema 3D-Druck und Bioprinting keinen
Halt. Forschern an der Universität Newcastle ist es gelungen, eine
künstliche Hornhaut aus dem Drucker zu entwickeln. Millionen Menschen leiden
an Verletzungen der Hornhaut, die irgendwann sogar zur Erblindung führen
können. Die einzige medizinische Möglichkeit, die diesen Menschen bleibt,
ist eine Transplantation der äußeren Augenschicht. Doch das Problem ist
ähnlich wie bei anderen Organspenden: die Anzahl verfügbarer Spender ist zu
gering, um den Bedarf zu decken. Es sind zu wenige Spender von Hornhaut
vorhanden, um allen Patienten helfen zu können. Dies war der Ansatz der
Forscher an der Universität Newcastle: um diesen Bedarf mit Hilfe künstlich
entwickelter Hornhaut Abhilfe zu schaffen. Mit Hilfe eines 3D-Bioprinters ist
dies nun möglich.
Das Gel aus dem Drucker
Doch wie kann man sich das praktisch vorstellen? Ein Bioprinter arbeitet wie
ein gewöhnlicher Drucker. Der ganz große Unterschied ist, dass aus seinen
Düsen eben keine Tinte kommt, die auf das Papier gesetzt wird, sondern eine
Biomasse, welche oft als „Gel“ bezeichnet wird und nun gedruckt wird. Die
richtige Zusammensetzung dieses Gels zu finden, ist die Hautarbeit in diesem
Feld. Die Forscher haben eine Lösung entwickelt, in der Stammzellen einer
gesunden Hornhaut mit Alginat und Kollagen vermischt wurden. Weltweit haben
Forscher an der richtigen Zusammensetzung mitgewirkt. Entstanden ist diese
Gelkombination, welche die Stammzellen am Leben erhält. Die große
Herausforderung bestand darin, ein Material zu schaffen, welches hart genug
ist, um in Form zu bleiben, aber gleichzeitig auch weich genug, um durch die
Düsen des Druckers gepresst zu werden.
Zukunftsperspektiven des 3D-Bioprintings
Es dauert bei den aktuellen Tests etwa zehn Minuten, bis der Drucker die
künstliche Hornhaut entwickelt hat. Nach dem Druck konnte beobachtet werden,
wie sich die Stammzellen vermehrt haben. Die sind alles sehr positive
Anzeichen, die Hoffnung machen, auf diesem Weg künstliche Hornhaut zu
produzieren und somit die Anzahl an Transplantationen langfristig zu
steigern. Allerdings gehört zur Wahrheit auch, dass noch diverse Tests und
Studien vorgenommen werden müssen, um alle Risiken auszuräumen. Es wird
wohl also noch mehrere Jahre dauern, bis tatsächlich eine Transplantation
einer künstlichen Hornhaut am Patienten durchgeführt werden kann. Es
handelt sich hierbei also mehr um den ersten Schritt hin zu einer
langfristigen Lösung. Man bewegt sich hier ohnehin noch in einem sehr jungen
Feld. Eventuell könnten irgendwann noch weitere Teile des Auges durch den
Drucker ersetzt werden, aber die Kunst besteht in der Entwicklung des
richtigen Gels. Sehr oft ist es noch so, dass die Stammzellen durch die Hitze
beim Druckprozess zerstört werden. Somit ist das aktuelle Beispiel der
Universität Newcastle schon ein Erfolg, weil sich die Zellen auch nach dem
Druckprozess noch vermehren konnten. Dies ist ein weiterer Schritt auf dem
Weg zu einer langfristigen Lösung.
Quellen: ZukunftsInstitut [1]; web.de vom 30.5.2018 [2]; vaaju.com vom
31.5.2018 [3