{"id":18577,"date":"2019-04-25T00:01:59","date_gmt":"2019-04-24T22:01:59","guid":{"rendered":"https:\/\/www.3dnatives.com\/de\/?p=18577"},"modified":"2019-04-24T18:31:08","modified_gmt":"2019-04-24T16:31:08","slug":"beschleunigtes-3d-bioprinting-250420191","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.3dnatives.com\/de\/beschleunigtes-3d-bioprinting-250420191\/","title":{"rendered":"Ist beschleunigtes 3D Bioprinting die L\u00f6sung zum Druck von Organen?"},"content":{"rendered":"

\u00dcberall auf der Welt warten t\u00e4glich unz\u00e4hlige Menschen auf ein Spenderorgan. Allein in Deutschland sind das 10.000 Menschen, in den USA sogar \u00fcber 113.000. Laut dem U.S. Gesundheitsministerium bedeutet dies, dass jeden Tag ca. 20 Menschen in den USA sterben, da sie nicht rechtzeitig ein Spenderorgan erhalten konnten. K\u00f6nnte also beschleunigtes 3D-Bioprinting von Organen die L\u00f6sung sein?<\/p>\n

Wissenschaftler und Forscher arbeiten schon seit l\u00e4ngerer Zeit an einer L\u00f6sung zu diesem Problem, unter anderem mit Bioprinting<\/a>, dem 3D-Druck von menschlichem Gewebe und Zellen. So sollen ben\u00f6tigte Gewebe, Knochen, Blutgef\u00e4\u00dfe oder sogar ganze Organe irgendwann einfach nach Bedarf gedruckt werden. Bisher lag die Schwierigkeit darin, die gedruckten Zellen lebensf\u00e4hig zu halten. Jedoch arbeiten Forscher der UC Berkeley, Kalifornien, derzeit an einem 3D-Druckprozess, der dies \u00e4ndern soll. K\u00fcrzlich ver\u00f6ffentlichten sie hierzu eine wissenschaftliche Arbeit im Journal of Medical Devices<\/a> mit dem Namen: \u201eA parallel multiple layer cryolithography device for the manufacture of biological material for tissue engineering\u201c <\/em>\u00fcber ihr Verfahren f\u00fcr beschleunigtes 3D-bioprinting.<\/p>\n

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Bildnachweis: Mitautor Gideon Ukpai<\/p><\/div>\n

Eine der beiden gr\u00f6\u00dften H\u00fcrden im 3D-Biodruck betrifft die spezielle Temperatur und die chemischen Bedingungen, welche die gedruckten Zellen ben\u00f6tigen um zu \u00fcberleben. Derzeit ist der 3D-Druckprozess von gro\u00dfen Organen noch zu langsam, was bedeutet, dass die Zellen schon w\u00e4hrend dessen absterben. Hinzu kommt dass, falls das Organ tats\u00e4chlich lebensf\u00e4hig in 3D gedruckt werden kann, Transport und Lagerung, wie bei alles anderen Transplantationen, noch immer Schwierigkeiten bereiten.<\/p>

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Um diese Probleme zu l\u00f6sen entwickelten die Wissenschaftler der UC Berkeley einen Vorgang, die Parallelisierung, bei dem mehrere Drucker 2D Schichten eines Organs gleichzeitig drucken, welche dann aufeinander gestapelt werden, um eine 3D-Struktur zu bilden. So wird das Absterben der Zellen minimiert. Die 2D-Schichten werden von einem Roboterarm von den Druckern zu der Station gebracht, wo sie aufeinander gestapelt werden, was den Druckprozess immens beschleunigt.<\/p>\n

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Das Druckverfahren. Bildnachweis: ASME Journal of Medical Devices<\/p><\/div>\n

„Im Moment wird der Bioprint vor allem verwendet, um ein kleines Volumen an Gewebe herzustellen. Das Problem mit dem 3D-Biodruck ist, dass es sich um einen sehr langsamen Prozess handelt, so dass Sie nichts Gro\u00dfes drucken k\u00f6nnen, da sich die biologischen Materialien mit der Zeit verschlechtern. Eine unserer Innovationen ist, dass wir das Material w\u00e4hrend des Druckvorgangs einfrieren, so dass das biologische Material erhalten bleibt und wir die Einfrierrate kontrollieren k\u00f6nnen<\/em>„, sagt Boris Rubinsky, Professor f\u00fcr Maschinenbau und Mitautor der Arbeit.<\/p>\n

Was die Schwierigkeiten bei der Lagerung und des Transports angeht, st\u00fctzt sich das Forscherteam auf \u00fcber 7 Jahrzehnte Erfahrung zur Erhaltung von einzelnen Zellen. So werden die 2D-gedruckten Zellen direkt eingefroren, sobald sie mit der restlichen 3D-Struktur verbunden wurden. Auf diese Weise werden den Zellen die optimalen Bedingungen geboten, den Prozess des Einfrierens, der Lagerung und des Transports zu \u00fcberleben.<\/p>\n

„Da jede Schicht zu einer 3D-Struktur gestapelt wird, war eine der Innovationen, die wir umgesetzt haben, die 3D-Struktur in ein kryogenes Bad zu tauchen, um sie einzufrieren, anstatt dass sich das Bad f\u00fcllt, um jede Schicht zu treffen<\/em>„, sagte Joseph Sahyoun (Meng ’18, ME) und Co-Autor der Arbeit. „Diese Methode erlaubte es uns, die Gefriergeschwindigkeit genauer zu kontrollieren.<\/em>„<\/p>\n