Forscher ermöglichen Muskeln aus dem 3D-Drucker
Die additive Fertigung gewann in den letzten Jahren an starkem Wachstum und öffnete in zahlreichen Branchen neue Möglichkeiten. Neben dem Automobilsektor oder der Luft- und Raumfahrt findet der 3D-Druck besonders im medizinischen Sektor immer mehr Anwendungen und überzeugt mittlerweile mit Innovationen, die Leben retten können. Nun haben Forscher des Terasaki Institute for Biomedical Innovation eine neue faszinierende Anwendung entwickelt, mit welcher der 3D-Druck von Muskeln ermöglicht werden soll.
Verluste an den Muskelgeweben werden heutzutage mit dem sogenannten autologen Transfer gelöst. Bei diesem Verfahren wird dem Patienten gesunde Muskelmasse an einer anderen Stelle des Körpers entnommen, um diese schließlich als Ersatz für das fehlende Gewebe einzusetzen. Leider können hierbei Komplikationen an der von Muskelmasse entnommenen Körperstelle entstehen, wodurch dieser Ansatz im Idealfall vermieden werden sollte. Um Abhilfe zu schaffen, haben die Forscher des Instituts nun eine Biotinte entwickelt, die die natürliche Muskelbildung nachahmen soll, um so synthetisches Muskelgewebe herzustellen. Diese innovative Technologie könnte eine vielversprechende Lösung für den Ersatz von Muskelmasse sein, die durch Verletzungen, Krankheiten oder Operationen verloren gegangen ist.
Die Biotinte besteht aus einem Hydrogel, Myoblastenzellen und Mikropartikeln. (Bild: Terasaki Institute)
Die Herstellung von Muskelgewebe ist eine komplexe Aufgabe, da es aus verschiedenen Zelltypen besteht und von biochemischen und biomechanischen Signalwegen reguliert wird. Die Forscher konzentrierten sich dabei auf den Einsatz des Wachstumsfaktor-1 (IGF-1), ein Hormon mit insulinähnlicher Struktur, das für das normale Wachstum von Knochen und Gewebe erforderlich ist. Die Biotinte besteht aus drei Stoffen: einem Hydrogel auf Gelatinebasis, Myoblastenzellen und Mikropartikeln aus Poly-Milchsäure (PLGA), die mit IGF-1 beschichtet sind und dieses kontinuierlich freisetzen.
Drei Tage nach dem Druck waren die Myoblastenzellen lebensfähig und konnten sich innerhalb von zehn Tagen erfolgreich zu vollständigem synthetischem Muskelgewebe entwickeln, dabei fing das Gewebe eigenständig an, sich zu bewegen – ganz wie ein echter Muskel. In Tierversuchen wurde das gezüchtete Gewebe anschließend in Mäuse implantiert. Dabei bestätigten die Forscher, dass das Gewebe erfolgreich vom Körper akzeptiert wird und sich mit der vorhandenen Muskelmasse verbindet.
Der 3D-Druck von Muskelgewebe stellt einen bedeutenden Fortschritt in der Medizin dar. Durch die Nachahmung des natürlichen Prozesses der Muskelbildung könnte diese Technologie den Ersatz von Muskelmasse revolutionieren. Aktuell werden noch weitere klinischen Studien und Tests notwendig sein, um eine sichere Übertragung dieses Ansatzes auf den Menschen zu bestätigen. Sicher ist allerdings, dass 3D-Druck von Muskelgewebe vielversprechende Möglichkeiten für die Zukunft der Medizin bietet.
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*Titelbildnachweis: de Barros et al./Terasaki Institute for Biomedical Innovation
