Jedes Jahr leiden weltweit Millionen von Menschen an Gewebeschäden, die auf Krankheiten, Traumata oder Verletzungen zurückzuführen sind. Bei chirurgischen Eingriffen wird die Nahttechnik hauptsächlich dazu verwendet, die Heilung des Gewebes zu fördern. Ein Versagen bei der Operation kann jedoch zu Komplikationen führen und insbesondere Infektionen verursachen. Um dieses Problem zu bekämpfen, haben Forscher der University of New-South Wales in Australien einen flexiblen Miniatur-Roboterarm entwickelt, mit dem beschädigtes Gewebe oder Organe im menschlichen Körper mithilfe von 3D Bioprinting direkt repariert werden können.
Diese Technik wird nun zunehmend im medizinischen Bereich eingesetzt. Tatsächlich wurden zahlreiche 3D-Bioprinting-Projekte ins Leben gerufen, um Zellstrukturen und Organe des menschlichen Körpers nachzubilden oder die Erforschung schwerer Krankheiten zu fördern. Sie kann aber auch in anderen Bereichen wie der Kosmetik eingesetzt werden. So nutzt beispielsweise Chanel 3D-Bioprinting, um seine Hautpflegeprodukte zu verbessern.
Der 3D-Bio-Drucker F3DB verfügt über mehrere Funktionen (Bild: Universität New-South Wales)
Der F3DB 3D-Bio-Drucker im Miniaturformat
Das von Dr. Thanh Nho Do und Dr. Mai Thanh Thai geleitete Gerät, das als F3DB bekannt ist, ist ein winziger, flexibler 3D-Bio-Drucker. Es wurde so konzipiert, dass es über kleine Einschnitte oder natürliche Öffnungen in den Körper eingeführt werden kann, um dann Bio-Materialien auf die Oberfläche der inneren Organe und Gewebe aufzubringen. Die Lösung besteht aus einem in drei Achsen schwenkbaren Druckkopf, der am Ende eines fernsteuerbaren Roboterarms angebracht ist. Die Düse kann programmiert werden, um vorab entworfene Formen zu drucken, sie kann aber auch manuell für komplexere Operationen bedient werden.
Darüber hinaus behaupten die Forscher, dass der F3DB auch in schwer zugänglichen Körperbereichen wie dem Dickdarm, dem Magen, dem Herzen oder der Blase eingesetzt werden kann, was mit den heutigen chirurgischen Geräten nicht möglich ist. Der kleinste Prototyp des F3DB hat eine ähnliche Größe wie herkömmliche Endoskope, nämlich etwa 11-13 mm. Das Forschungsteam gibt jedoch an, dass es an noch kleineren Produkten für zukünftige medizinische Anwendungen arbeitet. Außerdem könnte der 3D-Biodrucker den Forschern zufolge bestimmte Krebsarten, insbesondere Dickdarmkrebs, mithilfe des endoskopischen Submukosadissektionsverfahrens entfernen. Bei dieser Technik wird ein Teil eines Organs oder Gewebes entfernt, das von Krebsläsionen betroffen ist. Hierbei wird ein Wasserstrahl verwendet, um die krebserregende Oberfläche zu reinigen.
Bisher haben die Forscher das Gerät im Inneren eines künstlichen Dickdarms und eine Vielzahl von Materialien auf der Oberfläche der Niere eines Schweins getestet. Das Ergebnis dieser Experimente war, dass die Zellen durch den Druckprozess nicht beeinträchtigt wurden. Der nächste Schritt besteht darin, das Gerät an einem lebenden Tier zu testen und den F3DB mit zusätzlichen Funktionen auszustatten, wie einer eingebauten Kamera und einem System, das Bilder von sich bewegendem Gewebe im Körperinneren rekonstruiert. Innerhalb von fünf bis sieben Jahren, so hoffen die Ingenieure der Universität von New-South Wales in Australien, wird ihre Technologie von medizinischen Fachkräften übernommen werden, um die Art und Weise, wie chirurgische Eingriffe durchgeführt werden, zu revolutionieren. Um mehr über das Projekt zu erfahren, finden Sie die vollständige Studie HIER. Eine zusammengefasste Version des Projekts, die von der australischen Universität veröffentlicht wurde, können Sie HIER lesen.
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*Titelbildnachweis: Université de New-South Wales