3D-Druck schafft Abhilfe für Menschen mit Herzerkrankungen

Laut des Robert-Koch-Instituts sind 40% der Sterbefälle in Deutschland auf Herz-Kreislauf-Erkrankungen zurückzuführen. Nach Angaben des Deutschen Herzberichtes 2021, starben im Jahr 2020 sogar mehr als 120.000 Menschen an den Folgen ihrer Herzerkrankung. Meist ist eine Herztransplantation die beste Langzeitbehandlung, doch diese bürgt viele Komplikationen; die Nachfrage ist nämlich deutlich höher als das Angebot. Im Jahr 2021 wurden in Deutschland 329 Herzen transplantiert, obwohl über 700 Menschen auf der Warteliste standen. Und selbst bei einer erfolgten Operation ist das Risiko einer Abstoßung sehr hoch.

Forscher der University of Technology Sydney (UTS) haben nun eine Methode entwickelt, mit der es dank der additiven Fertigung möglich sein soll, die Todesfälle durch Herzerkrankungen zu verringern. Sie nutzen den 3D-Druck, um mithilfe personalisierter Biotinte, menschliches Herzgewebe zu erzeugen, wodurch es zu weniger Todesfällen kommen und das Risiko einer Abstoßung sinken soll.

Durch die Verwendung von körpereigenen Stammzellen, wird eine Abstoßung verhindert. (Bild: UTS)

Dr. Carmine Gentile, Leiter der Cardiovascular Regeneration Group an der UTS erklärt: „Wir haben eine Technologie entwickelt, mit der personalisierte Herzen für die Transplantation in 3D modelliert und im Bioprint-Verfahren hergestellt werden können, wobei die eigenen Stammzellen des Patienten verwendet werden, so dass kein Risiko einer Abstoßung besteht„. Dabei sind die hergestellten Herzgewebe gerade mal so groß wie ein halber Fingernagel. Viel größer hingegen, sind die Möglichkeiten, die die neue Entwicklung bietet; nach einem Herzinfarkt könnte das gedruckte Gewebe zur Regeneration von geschädigtem Gewebe eingesetzt werden. Außerdem könnte, mithilfe dieser Technologie, künftig auch immer mehr auf Tierversuche verzichtet werden.

Nach einem Scan im Krankenhaus, wird zunächst ein 3D-Modell des gesamten Herzens erstellt. „Dann modellieren wir in 3D den Bereich, der transplantiert werden muss, sowie ein Herzpflaster, das den geschädigten Bereich abdeckt„, erklärt Dr. Gentile. „Diese Informationen werden dann vom Bioprinter verwendet, um aus der Biotinte, die die Stammzellen des Patienten enthält, ein schlagendes Herzgewebe herzustellen.„

Die Entwicklung der Technologie

Die Gründe für die Motivation Gentiles liegen dabei Jahre in der Vergangenheit. Nach seiner Ausbildung zum Apotheker in Pisa, untersuchte er die Nachahmung von Blutgefäßen. „Es war ein kurzes Projekt, aber es führte zu einem lebenslangen Interesse„, so der gebürtige Italiener. Anschließend zog er für eine Forschungsstelle nach South Carolina und arbeitete im Gebiet des Bioprinting. Später in Australien angekommen, bot sich Gentiles die Möglichkeit seiner eigenen Forschungsgruppe. Seitdem arbeitet er an der UTS eng mit Chirurgen, Kardiologen und der Bio-3D-Druck- und Pharmaindustrie zusammen. „Unsere Studien werden von unserer Leidenschaft angetrieben, und ich freue mich sehr über die Unterstützung, die mein Team an der UTS erhalten hat. Wir tun unser Bestes, um das Feld voranzubringen und unsere Technologien weithin verfügbar zu machen.“, so Gentiles.

Dr. Carmine Gentile, Leiter der Cardiovascular Regeneration Group an der UTS (Bild: UTS)

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*Titelbildnachweis: University of Technology Sydney