Lebendes Gewebe in kürzester Zeit drucken – Volumetrisches Bioprinting

Forscher der EPFL (L’Ecole polytechnique fédérale de Lausanne) und des Universitätsklinikums Utrecht in den Niederlanden haben eine Methode entwickelt, die ermöglicht menschliches Gewebe in kürzester Zeit zu erschaffen. Sie wird als volumetrisches Bioprinting bezeichnet. Um neues Gewebe zu erzeugen, leiten die Forscher einen Laser in eine Art rotierende Röhre, die mit einem Hydrogel, das Stammzellen enthält, gefüllt ist. Das gebündelte Licht trifft auf Stellen, die sich dann verfestigen. Schon nach wenigen Sekunden entsteht eine komplexe 3D-Form.  Anschließend führen die Forscher Endothelzellen (Zellen an der Innenseite eines Blutgefäßes) ein, um das Gewebe zu vaskularisieren (Gewebe mit Blutgefäßen versorgen).

Überblick über den Prozess des volumetrischen Bioprintings: A) Hydrogel, dass Stammzellen enthält, verbunden mit einer rotierenden Plattform, B) eine schematische Darstellung der tomographischen Projektionen zum Drucken des menschlichen Ohrmuschelmodells und C) gedrucktes Endresultat – Quelle: Volumetric Bioprinting of Complex Living‐Tissue Constructs within Seconds, Paulina Nuñez Bernal, Paul Delrot, Damien Loterie, Yang Li, Jos Malda, Christophe Moser, Riccardo Levato. In „Advanced Materials“, 2019, DOI: 10.1002/adma.201904209

Oberschenkelknochen und Meniskus – Konstrukte wie diese hergestellt durch volumetrisches Bioprinting

Mittlerweile sind die Forscher fähig Gewebe zu drucken, dass Ausmaße von mehreren Zentimetern hat. Dies ist eine durchaus geeignete Größe was den Einsatz im klinischen Bereich angeht. Einige Beispiele für ihre Arbeit sind eine herzklappenähnliche Klappe, ein Meniskus und ein komplex geformter Teil des Oberschenkels. Sie waren auch in der Lage ineinander verflochtene Strukturen zu erschaffen.

Durch den extrem schnellen Herstellungsprozess von menschlichem Gewebe durch volumetrisches Bioprinting entstehen zahlreiche neue Möglichkeiten. Beispielsweise könnten neue Medikamente durch diese Art der Replizierbarkeit in kürzester Zeit getestet werden. Ein weiterer Vorteil ist zudem, dass so unethische Tierversuche verhindert werden könnten. Beides führt außerdem zu enormer Kostensenkung.

„Im Gegensatz zum herkömmlichen Bioprinting – einem langsamen, schichtweisen Prozess – ist unsere Technik schnell und bietet größere Designfreiheit, ohne die Lebensfähigkeit der Zellen zu gefährden“, sagt Damien Loterie, LAPD-Forscher und einer der Mitautoren der Studie.

Die Forscher planen, ihre bahnbrechende Technik durch ein Spin-off zu vermarkten. Weitere Informationen zu diesem Forschungsprojekt erhalten Sie HIER.

Bildquelle Titelbild: Alain Herzog / 2019 EPFL (L’Ecole polytechnique fédérale de Lausanne)

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