{"id":23438,"date":"2023-02-02T16:01:59","date_gmt":"2023-02-02T15:01:59","guid":{"rendered":"https:\/\/www.3dnatives.com\/de\/?p=23438"},"modified":"2023-02-02T16:35:10","modified_gmt":"2023-02-02T15:35:10","slug":"die-spannendsten-projekte-rund-um-3d-gedruckte-organe","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.3dnatives.com\/de\/die-spannendsten-projekte-rund-um-3d-gedruckte-organe\/","title":{"rendered":"Die spannendsten Projekte rund um 3D-gedruckte Organe"},"content":{"rendered":"

Der Biodruck<\/a> ist eine Methode, um Zellstrukturen mit einer Biotinte<\/a> aus Stammzellen herzustellen: Schicht f\u00fcr Schicht wird das Biomaterial aufgetragen, um Haut, Gewebe oder sogar Organe zu entwerfen. Stellen Sie sich also ein 3D-gedrucktes Herz, ein Ohr, eine Lunge oder auch eine Niere vor, die mit den eigenen Zellen eines Patienten ma\u00dfgeschneidert hergestellt wird. Was f\u00fcr ein Fortschritt f\u00fcr die Medizinbranche! Jedoch ist es noch ein bisschen fr\u00fch, um mit lebensf\u00e4higen und langlebigen bio-gedruckten Organen<\/a> zu rechnen, denn das ist die Herausforderung f\u00fcr Forscher. Aber die Fortschritte sind schnell erkennbar und langfristig k\u00f6nnte der Biodruck dazu beitragen, den Mangel an Spenderorganen zu beheben oder ganz einfach bestimmte Pathologien besser zu verstehen. Wir m\u00f6chten die wichtigsten Biodruck-Projekte der Welt hervorheben, sei es Gewebe, Organe oder auch K\u00f6rperteile, die in 3D gedruckt werden.<\/p>\n

3D-gedrucktes 3D-Herz<\/h3>\n

Ein Forschungsteam der Boston University hat mithilfe der 3D-Drucktechnologie eine Miniaturnachbildung eines menschlichen Herzens<\/a> entwickelt. Das Organ wurde\u00a0 aus menschlichen Stammzellen, Herzzellen und mikroskopisch kleinen 3D-gedruckten Acrylteilen hergestellt. Hierbei handelt es sich um eine „pr\u00e4zisionsf\u00e4hige miniaturisierte unidirektionale kardiale Mikrofluidikpumpe“, auch bekannt als miniPUMP. Das Erstaunliche an der miniPUMP ist, dass sie dank ihres lebenden Gewebes wie ein menschliches Herz von selbst schlagen kann.
\nMit dieser Nachbildung der Herzkammer wollen die Forscher untersuchen, wie das Herz im menschlichen K\u00f6rper funktioniert. Das Ger\u00e4t k\u00f6nnte zum Beispiel eingesetzt werden, um besser zu verstehen, wie das Herz in einem Embryo w\u00e4chst, wie das Herzgewebe durch Krankheiten beeintr\u00e4chtigt wird oder wie wirksam neue Medikamente bei der Behandlung solcher Krankheiten sind. Eine echte Revolution also, die in Zukunft die Notwendigkeit von Menschenversuchen vermeiden k\u00f6nnte.<\/p>\n

\"3D-gedrucktes

Links: eine gro\u00dfformatige Nachbildung des 3D-gedruckten Ger\u00fcsts, das das Herzgewebe tr\u00e4gt. (Bild: Christos Michas). Rechts: Eine im Labor aufgenommene Seitenansicht des miniPUMP. (Bild: Jackie Ricciardi)<\/em><\/p><\/div>\n

3D-gedruckte Niere<\/h3>\n

Ein weiteres Paradebeispiel des Bioprintings entdecken wir in Bezug auf Nieren<\/a>. Weltweit leiden unz\u00e4hlige Menschen an dessen Versagen, genauso schlimm ist es aber, dass es nicht gerade viele M\u00f6glichkeiten zur Behandlung gibt. Aus diesem Grund hat sich das US-amerikanische Unternehmen Trestle Biotherapeutics mit der Entwicklung von 3D-gedrucktem Gewebe besch\u00e4ftigt, welches Patienten, die an einer Nierenerkrankung im Endstadium leiden, implantiert werden kann. Konkret handelt es sich dabei um komplett funktionelles Nierengewebe, welches die bisher verlorenen Nierenfunktionen ersetzen und auch erg\u00e4nzen soll. Diese neue Therapie funktioniert laut Angaben von Trestle Biotherapeutics mittels der Integration von Stammzellbiologie in Kombination mit 3D-Bioprinting. Das Ziel des Teams von Trestle ist es hierbei nicht nur, die Betroffenen von der Behandlung der Dialyse zu befreien und mehr Zeit bis zur Transplantation zu geben, sondern so soll dieses mittels Bioprinting hergestellte Gewebe der Niere in der Zukunft als funktionsf\u00e4higes Ersatzorgan agieren.<\/p>

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\"3D-gedruckte

Bild: Trestle Biotherapeutics<\/em><\/p><\/div>\n

3D-Bioprinting einer Hornhaut<\/h3>\n

Jedes Jahr leiden mehr als 1,5 Millionen Menschen an Hornhautproblemen, die zur Erblindung f\u00fchren k\u00f6nnen. Um dieses Problem zu l\u00f6sen, hat eine Forschungsgruppe in Hyderabad, Indien, die Entwicklung der ersten biologisch gedruckten 3D-Hornhaut<\/a> erfolgreich abgeschlossen. Das Gewebe selbst wird aus einer Biotinte hergestellt, die aus menschlichem Hornhautgewebe gewonnen wird, ohne dass andere k\u00fcnstliche oder synthetische Elemente hinzugef\u00fcgt werden. F\u00fcr jede gespendete menschliche Hornhaut k\u00f6nnen laut der Initiatoren des Projekts drei neue Hornh\u00e4ute in 3D gedruckt werden. Diese Fortschritte im Bereich der Augenheilkunde werden dazu beitragen, Krankheiten wie Hornhautvernarbung und Keratokonus zu behandeln. Das Projekt wurde an Kaninchen getestet, und obwohl es noch einige Zeit dauern wird, bis es beim Menschen angewendet werden kann, waren die Ergebnisse erfolgreich und sehr vielversprechend.<\/p>\n

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Bild: IANS Photo<\/em><\/p><\/div>\n

Eine L\u00f6sung zur Bek\u00e4mpfung von Unfruchtbarkeit<\/h3>\n

Die Frauengesundheit ist ein medizinischer Bereich, der oft als wenig erforscht gilt, denn es gibt viele Erkrankungen, die derzeit nicht gut verstanden werden. Das 3D-Bioprinting von Teilen des Fortpflanzungssystems k\u00f6nnte den Wissenschaftlern jedoch helfen, das Zellverhalten und damit auch verschiedene Krankheiten besser zu verstehen. Im Jahr 2022 entwickelte eine Gruppe von Wissenschaftlern des Tongi-Krankenhauses in China einen 3D-gedruckten k\u00fcnstlichen Eierstock<\/a> mit Zellen von M\u00e4usen und Gelatine-Methacryloyl (GelMA), einem in der Biotechnik h\u00e4ufig verwendeten Hydrogel. Sie stellten fest, dass dieses Hydrogel f\u00fcr das 3D-Bioprinting geeignet ist. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass es f\u00fcr prim\u00e4re Eierstockzellen (d. h. direkt aus Gewebe gewonnene Eierstockzellen) nicht geeignet ist. Es eignete sich jedoch f\u00fcr das In-vitro-Wachstum von Ovarialfollikeln (d. h. einer Gruppe von Zellen, die eine unreife Eizelle und andere Zellen enthalten). Den Forschern zufolge k\u00f6nnten ihre Ergebnisse „bei der Behandlung von weiblichen endokrinen und reproduktiven Erkrankungen“ klinisch eingesetzt werden.<\/p>\n

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In einem \u00e4hnlichen Projekt an der Northwestern University z\u00fcchteten Wissenschaftler eine Eizelle der Maus in einem bioprothetischen Eierstockger\u00fcst. (Bild: Northwestern University)<\/em><\/p><\/div>\n

Universit\u00e4t S\u00e3o Paulo druckt winzige Leber<\/h3>\n

Forschern der Universit\u00e4t von S\u00e3o Paulo in Brasilien ist es gelungen, 3D-Miniaturversionen einer menschlichen Leber<\/a> aus Blutzellen zu drucken. Der Prozess dauerte circa 90 Tage, von der Blutentnahme bis zur eigentlichen Gewebeproduktion. Dies kleinen Lebern erf\u00fcllen alle Funktionen des menschlichen Organs: Produktion von lebenswichtigen Proteinen, Speicherung von Vitaminen und Gallenabsonderungen. F\u00fcr die Herstellung des Lebergewebes verwendete das Team den Inkredible Biodrucker des Herstellers Cellink<\/a>, einem der anerkanntesten Akteure auf dem Bio-Druckmarkt.<\/p>\n

\"projets

Die kleine Leber wurde binnen 90 Tage gedruckt (Bild: Ag\u00eancia FAPESP)<\/em><\/p><\/div>\n

Ein 3D-gedrucktes Ohr<\/h3>\n

Einer an Mikrotie leidenden jungen Frau aus den USA wurde ein 3D-gedrucktes Ohrimplantat<\/a> in den USA erfolgreich transplantiert. Bei der Erkrankung handelt es sich um eine angeborene Anomalie, die die Entwicklung des Au\u00dfenohrs behindert. Das Implantat wurde von der Firma 3DBio Therapeutics aus Kollagenhydrogel und Knorpelzellen der Patientin hergestellt. F\u00fcr die Knorpelentname aus dem Ohr reichen bereits ein halbes Gramm aus. Die Zellen, die f\u00fcr die Knorpelbildung verantwortlich sind, werden in einer patentierten N\u00e4hrstoffmischung kultiviert und vermehren sich infolgedessen. Anschlie\u00dfend werden diese mit einer Biotinte vermischt. Innerhalb von 10 Minuten kann ein Ohr f\u00fcr Patienten gedruckt werden. Nach dem Druckvorgang wird das Ohr in einer Schutzh\u00fclle an den Chirurgen versendet, welcher dann die Transplantation durchf\u00fchrt.
\nIm Gegensatz zur herk\u00f6mmlichen Behandlungsmethode, hier wird eine Prothese aus Rippenknorpel hergestellt, ist diese Behandlung weniger aufwendig. Professor Anthony Atala, Direktor des Wake Forest Institute for Regenerative Medicine unterstreicht die Bedeutung dieses Projekts: \u201eDies ist ein wichtiger Durchbruch f\u00fcr den Bereich der regenerativen Medizin. Der 3D-Druck zielt darauf ab, eine Reihe von Vorteilen gegen\u00fcber handgefertigtem k\u00fcnstlichem Gewebe zu bieten, darunter Skalierung, h\u00f6here Designgenauigkeit und geringere Kosten\u201c.<\/em><\/p>\n

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Bild: 3DBio Therapeutics<\/em><\/p><\/div>\n

Eine biologisch gedruckte Bauchspeicheldr\u00fcse soll bei der Bek\u00e4mpfung von Diabetes helfen<\/h3>\n

Auch wenn die Bauchspeicheldr\u00fcse<\/a> nicht zu den besprochenen inneren Organen geh\u00f6rt, spielt sie eine wichtige Rolle im K\u00f6rper, da sie Insulin produziert. Wenn sie nicht richtig funktioniert, kann das schwerwiegende Folgen haben, n\u00e4mlich Diabetes ausl\u00f6sen. Angesichts der Tatsache, dass weltweit mehr als 463 Millionen Menschen von dieser Krankheit betroffen sind, wird es immer wichtiger, dauerhafte und wirksame L\u00f6sungen f\u00fcr die Heilung von Diabetes zu finden, und insbesondere der 3D-Druck k\u00f6nnte dabei eine Rolle spielen. Ein Beispiel daf\u00fcr ist das polnische Unternehmen Polbioionica. Das Unternehmen, das aus einem multidisziplin\u00e4ren Team von Wissenschaftlern der Foundation for Research and Development of Science hervorgegangen ist, die im M\u00e4rz 2019 als erste eine bionische Bauchspeicheldr\u00fcse mit einem vollst\u00e4ndigen Gef\u00e4\u00dfsystem per Bioprinting hergestellt haben, hat sich zum Ziel gesetzt, diese voll funktionsf\u00e4higen Organe aus eigenen Biotinten und Pankreasinseln sowie den eigenen Stammzellen des Patienten herzustellen. Das Unternehmen hofft, dass die ma\u00dfgeschneiderte L\u00f6sung nicht nur eine L\u00f6sung f\u00fcr den sich weltweit versch\u00e4rfenden Organmangel darstellt, sondern auch die Entwicklung von Komplikationen bei Diabetikern verhindern und gleichzeitig die Kosten im Gesundheitswesen senken kann.<\/p>\n

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Bild: Fundacja Bada\u0144 i Rozwoju Nauki<\/em><\/p><\/div>\n

Poietis und die 3D-Bioprinting-Haut<\/h3>\n

Poietis ist ein franz\u00f6sisches Unternehmen, das sich auf 3D-Bioprinting-L\u00f6sungen spezialisiert hat. Es entwickelt und vermarktet eine Reihe von 3D-Bio-Druckern mit dem Namen Next Generation Bioprinting. Das Unternehmen ist besonders f\u00fcr seine Forschungsarbeiten im Bereich der Haut bekannt. So pr\u00e4sentiert Poietis die Poieskin, ein Modell der menschlichen Haut<\/a> in voller Schichtdicke, welche vollst\u00e4ndig durch 3D-Bioprinting hergestellt wird. Im Detail besteht diese aus einem dermalen Kompartiment, einer der drei Schichten der Haut zwischen Epidermis und Hypodermis. Diese besteht aus Fibroblasten, den Zellen der Dermis, die in Kollagen Typ 1 eingebettet sind, und von einer Epidermis bedeckt ist. Durch \u00fcbereinander liegende Schichten entsteht ein 3D-Muster. Diese 3D-gedruckte Biohaut k\u00f6nnte denen helfen, die schwere Verbrennungen, Krebs oder andere Unf\u00e4lle erlitten haben. Laut Poietis erm\u00f6glicht die hohe Pr\u00e4zision und Aufl\u00f6sung ihres 3D-Bio-Druckers die Herstellung kontrollierter 3D-Zellstrukturen und reproduzierbarer Muster von Hautgewebe. Der franz\u00f6sische Hersteller konnte \u00fcbrigens die erste klinische Studie mit dem eigenen 3D-Bio-Drucker durchf\u00fchren. Au\u00dferdem wurde die Next Generation Bioprinting-Plattform in einem Krankenhaus installiert, um implantierbare biologische Gewebe herzustellen.<\/p>\n

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Hautersatz von Poietis (Bild: Poietis)<\/em><\/p><\/div>\n

Die erste 3D-gedruckte Nasenrekonstruktion<\/h3>\n

Es gibt eine Reihe von Gr\u00fcnden, warum ein Patient entstellt aussehen k\u00f6nnte, vor allem, wenn er an Krankheiten leidet, die eine Operation erfordern. Und obwohl die Behandlung von Krankheiten nat\u00fcrlich am wichtigsten ist, kann es f\u00fcr den Patienten schwierig sein, sein Aussehen pl\u00f6tzlich zu ver\u00e4ndern. Gl\u00fccklicherweise kann das Bioprinting auch dieses Problem l\u00f6sen. In einem Fall des Krebsinstituts der Universit\u00e4t Toulouse und des CERHUM konnte eine Patientin, die w\u00e4hrend der Behandlung eines Nasenh\u00f6hlenkrebses einen gro\u00dfen Teil ihrer Nase<\/a> sowie den vorderen Teil ihres Gaumens verloren hatte, im Wesentlichen ihre eigene Nase wachsen lassen, was eine vollst\u00e4ndige Rekonstruktion erm\u00f6glichte. Die behandelnden \u00c4rzte waren Dr. Agnes Dupret-Bories und Dr. Benjamin Vairel. Das Verfahren dazu umfasste mehrere Schritte, beginnend mit einem 3D-gedruckten Biomaterial, das unter die Haut am Unterarm der Patientin implantiert wurde, um die Vaskularisierung, also das Einwachsen von Blutgef\u00e4\u00dfen in ein Gewebe, zu erm\u00f6glichen. Nach zwei Monaten war die Besiedlung des medizinischen Ger\u00e4ts abgeschlossen und es wurde in den Nasenbereich transplantiert und erfolgreich revaskularisiert, so dass die Patientin eine voll funktionsf\u00e4hige Nase aus ihren eigenen Zellen erhielt.<\/p>\n

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Bild: CERHUM\/Universit\u00e4tsklinikum Toulouse<\/em><\/p><\/div>\n

Sehen Sie sich weitere Projekte im Bezug auf 3D-gedruckte Organe in unserem Video an!<\/p>\n