Massgefertigte Knochen und Gelenke wollen japanische Wissenschaftler schon bald mit Hilfe von Bio-3D-Druckern verwirklichen. Laut ihren Aussagen könnte eine neue Generation von Bio-3D-Druckern bald Haut-, Knochen- und Knorpelimplantate herstellen.
Ausgangsmaterial für die Knochen aus dem Drucker sind demnach Stammzellen, also jene Zellen, die sich zu jedem möglichen Teil des Körpers entwickeln können, sowie Proteine, die das Wachstum auslösen, sowie chemische Substanzen, die dem menschlichen Kollagen ähneln. Bisher wurden breits massgeschneiderte Prothesen mittels 3D-Drucker hergestellt.
Mithilfe des 3D-Druckers versuchten die Forscher, "die Struktur von Organen nachzuahmen", beispielsweise die harte Oberfläche und das schwammähnliche Innere eines Knochens, erläuterte der Plastische Chirurg Tsuyoshi Takato vom Universitätskrankenhaus in Tokio. Auf Grundlage der Daten eines Computertomographen könne ein Drucker dann binnen weniger Stunden passgenau das benötigte Implantat herstellen. Ein Vorteil dieser Implantate sei, dass sie rasch mit dem körpereigenen Gewebe verwachsen.
"Normalerweise benötigt man für ein Implantat Knorpel oder Knochen aus dem Körper des Patienten, aber das ist für diese massgefertigten Implantate nicht nötig", sagte Takato. Besonders Kindern, die unter Knochen- oder Knorpelproblemen leiden, könnte die neue Technologie helfen. Da sie rasch wachsen, sind die bisher üblichen synthetischen Implantate für sie schlecht geeignet.
Das Hauptproblem bei der Verwendung von 3D-Druckern für medizinische Zwecke ist die entstehende Hitze, die lebende Zellen und Proteine zerstört. "Noch haben wir das nicht vollständig gelöst, aber wir haben schon einige Modelle und sind dabei herauszufinden, welches am effizientesten ist", sagt der Wissenschaftler. Für ihre Forschung verwendet das Team um Takato ein künstliches Protein, das die Firma Fujifilm für Negativfilme entwickelt hat. Da es dem menschlichem Kollagen nachempfunden ist und nicht von Tieren stammt, kann der Körper es leicht integrieren und das Risiko für Infektionen wie beispielsweise BSE ist geringer.
Takato plant in drei Jahren mit den klinischen Tests für Haut aus dem 3D-Drucker zu beginnen. Danach will er Knochen, Knorpel und Gelenke aus dem Drucker am Menschen testen.
