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3D-gedruckte Gefäßprothesen zur besseren Behandlung von kardiovaskulären Krankheiten

Am 13. Juni 2024 von Astrid Z. veröffentlicht

Was ist die gefährlichste Krankheit der Welt? Obwohl die meisten auf Krebs tippen würden, sind es tatsächlich Herzkrankheiten, die diese Rolle einnehmen. Für Menschen, die an einer Vielzahl von Herz-Kreislauf-Erkrankungen leiden, können diese sogar tödlich enden. Zum Glück wird in der Medizin beständig nach neuen Lösungen und Behandlungen gesucht. Nun hat sich ein weiterer Ansatz in die Liste eingegliedert:  Ein Forscherteam der Donghua University und der Shanghai Jiao Tong University hat eine Studie veröffentlicht, die zeigt, dass 3D-gedruckte elektrogesponnene Gefäßprothesen, die mit TMP (Tetramethylpyrazin, einer chemischen Verbindung, die in dem japanischen Lebensmittel nattō und fermentierten Kakaobohnen vorkommt) beladen sind, die Behandlung von Herz-Kreislauf-Erkrankungen verbessern könnten. Dies ist möglich, indem sie Thrombosen (die auftreten, wenn Blutgerinnsel die Blutgefäße blockieren und häufig aufgrund von Immobilität auftreten) verringern und die aneurysmatische Dilatation nach einer Operation wiederherstellen.

Nach Angaben der British Heart Foundation leben weltweit rund 620 Millionen Menschen mit Herz-Kreislauf-Erkrankungen, das ist schätzungsweise jeder 13. Nicht nur das, sie sind auch die häufigste Todesursache, die weltweit mindestens ein Drittel ausmacht, während Krebserkrankungen für etwa jeden fünften Todesfall verantwortlich sind. Die Behandlung von Herzproblemen umfasst häufig den Ersatz von Gefäßen aufgrund schwerer Stenosen oder totaler Verengungen von Arterien im Herzen, aber die derzeitigen Standards stehen noch vor Herausforderungen wie Thrombose. Hier sollen diese 3D-gedruckten elektrogesponnenen Gefäßprothesen einen entscheidenden Unterschied machen.

3D printed grafts

Eine Illustration des 3D-gedruckten, elektrogesponnenen und mit TMP gefüllten Gefäßtransplantats (Bild: Burns & Trauma)

3D-gedruckte Gefäßprothesen zur Behandlung des Herzens

Die Transplantate wurden durch eine Kombination aus Elektrospinnen, einem elektrohydrodynamischen Verfahren zur Erzeugung von Fasern, und einem nicht näher spezifizierten 3D-Druckverfahren hergestellt. Sie bestehen aus einer inneren Schicht aus elektrogesponnenen Poly(L-Milch-co-Caprolacton)-Nanofasern (PLCL) und einer äußeren Schicht aus 3D-gedruckten Poycaprolacton (PCL)-Mikrofasern. Aus Gründen der Stabilität und Flexibilität wurde ein zweischichtiges Design gewählt. Anschließend wurde TMP, das aus der chinesischen Medizin Ligusticum chuanxiong gewonnen wird, als Thrombozytenaggregationshemmer und Gerinnungshemmer hinzugefügt.

Das Ergebnis? In-vitro-Tests zeigten, dass die 3D-gedruckten Transplantate die Thrombozytenadhäsion verringern konnten – eine Notwendigkeit im Kampf gegen Thrombose – und dass sie eine gute Kompatibilität mit menschlichen Zellen aufweisen. Darüber hinaus zeigten Versuche an Ratten, bei denen die Bauchaorten durch die 3D-gedruckten Transplantate ersetzt wurden, eine ausgezeichnete Biokompatibilität und mechanische Festigkeit über sechs Monate. Am wichtigsten ist, dass weder eine akute Thrombose noch eine signifikante Aneurysma-Erweiterung festgestellt wurde, was ihr großes Potential zur Verbesserung der Ergebnisse bei Patienten, die Gefäßtransplantate benötigen, zeigt.

3D printed grafts

(Links) Ein genauerer Blick auf die Vorbereitung der Diagramme; (rechts) die Ergebnisse der verschiedenen Tests (Bild: Burns & Trauma)

Dr. Hongbing Gu, einer der leitenden Forscher, schlussfolgerte: „Diese Studie stellt einen bedeutenden Fortschritt im vaskulären Tissue Engineering dar. Die Kombination aus Elektrospinnen und 3D-Druck sowie die Einbindung von TMP haben zu einem Gefäßtransplantat geführt, das nicht nur die mechanischen Anforderungen erfüllt, sondern auch eine hervorragende Blutverträglichkeit aufweist. Diese Ergebnisse ebnen den Weg für künftige klinische Anwendungen„. Zukünftige Forschungen werden sich voraussichtlich auf große Tiermodelle konzentrieren. HIER können Sie mehr über die veröffentlichte Arbeit erfahren.

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