{"id":49479,"date":"2023-08-21T11:00:04","date_gmt":"2023-08-21T09:00:04","guid":{"rendered":"https:\/\/www.3dnatives.com\/de\/?p=49479"},"modified":"2023-08-18T17:50:07","modified_gmt":"2023-08-18T15:50:07","slug":"3d-gedrucktes-herz-schlaegt-dank-neuer-faserverstaerkter-tinte-210820231","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.3dnatives.com\/de\/3d-gedrucktes-herz-schlaegt-dank-neuer-faserverstaerkter-tinte-210820231\/","title":{"rendered":"3D-gedrucktes Herz schl\u00e4gt dank neuer faserverst\u00e4rkter Tinte"},"content":{"rendered":"

Herzkrankheiten<\/a> sind eine der h\u00e4ufigsten Todesursachen weltweit. Sie sind so weit verbreitet, dass nach Angaben der Centers of Disease Control and Prevention (CDC) in den Vereinigten Staaten alle 33 Sekunden ein Mensch an einer Herz-Kreislauf-Erkrankung stirbt, wobei sie im Jahr 2021 f\u00fcr jeden f\u00fcnften Todesfall, d.h. etwa 695 000 Menschen, verantwortlich sind, die Erforschung von Behandlungsm\u00f6glichkeiten daher unerl\u00e4sslich macht. Nun ist Harvard-Wissenschaftlern dank der Bioprinting-Technologie ein Durchbruch gelungen, um Abhilfe zu schaffen. Durch die Verwendung einer speziellen, mit Fasern angereicherten Tinte sind sie nach eigenen Angaben in der Lage, eine funktionale Herzkammer in 3D zu drucken, die das Schlagen eines menschlichen Herzens imitieren kann.<\/p>\n

Es ist nicht das erste Mal, dass das Bioprinting f\u00fcr die Herstellung von Organen<\/a> eingesetzt wird. Derzeit gibt es einen Mangel an Organspenden, und w\u00e4hrend nach Angaben des Organ Procurement and Transplantation Network allein im Jahr 2022 mehr als 42.000 Transplantationen durchgef\u00fchrt wurden, sterben jeden Tag mindestens 17 Menschen, w\u00e4hrend sie auf eine Organtransplantation warten. Um diese Versorgungsl\u00fccke zu schlie\u00dfen, wurde das Bioprinting, also das Drucken lebender Teile aus echten Zellen, als wichtiger Hoffnungstr\u00e4ger entdeckt. Obwohl die Forschung voranschreitet, ist es jedoch schwierig, eine Lebensf\u00e4higkeit herzustellen. Die Schaffung von Gewebe, das tats\u00e4chlich schlagen kann, w\u00fcrde uns einen Schritt n\u00e4her an die M\u00f6glichkeit bringen, nicht nur 3D-gedrucktes Gewebe f\u00fcr die Forschung herzustellen, sondern ganze Organe zu drucken.<\/p>\n

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Suji Choi, wissenschaftlicher Mitarbeiter am SEAS und Erstautor der Arbeit, erkl\u00e4rt: „Man hat versucht, die Strukturen und Funktionen von Organen nachzubilden, um die Sicherheit und Wirksamkeit von Medikamenten zu testen und so vorherzusagen, was im klinischen Umfeld passieren k\u00f6nnte. Die FIG-Tinte kann zwar durch die Druckd\u00fcse flie\u00dfen, doch sobald die Struktur gedruckt ist, beh\u00e4lt sie ihre 3D-Form bei. Aufgrund dieser Eigenschaften habe ich festgestellt, dass es m\u00f6glich ist, eine ventrikelartige Struktur und andere komplexe 3D-Formen zu drucken, ohne zus\u00e4tzliche St\u00fctzmaterialien oder Ger\u00fcste zu verwenden.<\/em>„<\/p>

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Die Herstellung eines funktionierenden 3D-gedruckten Herzens<\/h3>\n

In einer in Nature Materials ver\u00f6ffentlichten Arbeit zeigen die Forscher von der Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS), wie sie eine neue Hydrogel-Tinte entwickelt haben, die mit Gelatinefasern infundiert wurde, die so genannte FIG-Tinte (fiber-infused gel). Mit dieser Tinte konnte eine funktionale Herzkammer in 3D gedruckt werden, die sogar das Schlagen eines echten menschlichen Herzens imitieren kann. Die Tinte wird dabei durch eine D\u00fcse gedruckt, und im Gegensatz zu anderen Tinten ist die Struktur dank der Fasern in der Lage, ihre 3D-Form unmittelbar nach dem Druck beizubehalten, so dass es laut Choi m\u00f6glich ist, eine Herzkammer-\u00e4hnliche Struktur zu drucken, ohne zus\u00e4tzliche St\u00fctzmaterialien oder Ger\u00fcste zu verwenden. Au\u00dferdem konnte das Team die Druckrichtung steuern, um zu kontrollieren, wie sich die Herzmuskelzellen ausrichten w\u00fcrden.<\/p>\n

Sobald eine elektrische Stimulation angewandt wurde, l\u00f6ste sie eine koordinierte Welle von Kontraktionen aus, die mit der Richtung der Fasern \u00fcbereinstimmten und so einen Pumpvorgang bewirkten. Derzeit kann die 3D-gedruckte Herzkammer bereits 5 bis 210 Mal mehr Fl\u00fcssigkeitsvolumen pumpen als fr\u00fchere 3D-gedruckte Herzen, was beispielsweise den Bau von Herzklappen oder Miniaturherzen mit zwei Kammern und mehr erm\u00f6glicht.<\/p>\n

Kevin „Kit“ Parker, Professor f\u00fcr Bioengineering und angewandte Physik und Leiter der Disease Biophysics Group am SEAS sowie einer der Hauptautoren der Studie, schlie\u00dft mit den Worten ab: „FIGs sind nur ein Werkzeug, das wir f\u00fcr die additive Fertigung entwickelt haben. Wir arbeiten an weiteren Methoden, um menschliches Gewebe f\u00fcr regenerative Therapeutika herzustellen. Unser Ziel ist es nicht, werkzeuggesteuert zu sein – wir sind werkzeugunabh\u00e4ngig auf der Suche nach einer besseren Methode, um Biologie zu erzeugen.“ Weitere Informationen, auch \u00fcber das Verfahren zur Herstellung der Fasern, finden Sie in der Pressemitteilung HIER<\/a>.<\/p>\n