Gerade wenn es um die Wundheilung und die Geweberegeneration geht, kommt es auf Schnelligkeit an. Einem Forscherteam ist gerade ein Durchbruch in der regenerativen Medizin gelungen, indem es ein 3D-Bioprinting-System entwickelt hat Das funktioniert zehnmal schneller als herkömmliche Methoden. Und es ist nur der Anfang.
Die Herausforderung der Geschwindigkeit beim 3D-Biodruck
Der 3D-Druck von menschlichem Gewebe war schon immer ein unglaublich langsamer Prozess. Schwierigkeitsgrad: Mit auf dem Rücken gefesselten Händen ein Kartenhaus bauen. Das Hauptproblem besteht darin, dass jede Zelle millimetergenau positioniert werden muss und der kleinste Fehler sie irreparabel beschädigen kann.
Die Forscher des Penn State University Sie haben eine wirklich interessante Lösung gefunden. Der Professor Ibrahim Ozbolat, der die Studie leitet, hatte eine Intuition: Warum nicht statt mit einzelnen Zellen kleine „Zellcluster“, sogenannte Sphäroide, verwenden? Dies entspricht der Verwendung vorgefertigter Blöcke anstelle einzelner Ziegelsteine: Schließlich bilden Sphäroide die Zelldichte unseres Körpers besser nach.
Bioprinting, die Technologie, die die Zukunft beschleunigt
Das Herzstück dieser Innovation ist ein System namens HITS-Bio (Hochdurchsatz-integriertes Gewebeherstellungssystem für Bioprinting).
Das Team entwickelte eine Anordnung von 16 Düsen (4×4), die sich in drei Dimensionen bewegen und mehrere Sphäroide gleichzeitig verarbeiten können. Es ist, als ob 16 mikroskopisch kleine Chirurgen perfekt synchron arbeiten würden. Eine Art Industrieroboter zum Zusammenbau eines Autos, aber miniaturisiert und unendlich präziser.
Diese Technik […] ermöglicht das extrem schnelle Bioprinting von Geweben, viel schneller als bestehende Techniken, und behält gleichzeitig eine hohe Lebensfähigkeit der Zellen bei.
Ibrahim Ozbolat, Penn State University
Ergebnisse, die für sich sprechen
Die Zahlen sind beeindruckend. Ein Block von einem Kubikzentimeter, bestehend aus etwa 600 Sphäroiden von Knorpelzellen, ist in weniger als 40 Minuten erledigt. Früher dauerte es ganze Tage.
Der Lackmustest? Das Experiment an einer Ratte. Das Team verwendete HITS-Bio während der Operation, um den mit Sphäroiden angereicherten Bioink direkt auf eine Schädelwunde aufzutragen. Mit Hilfe der microRNA-Technologie zur Steuerung der Genexpression steuerten sie die Sphäroide perfekt bei der Umwandlung in Knochengewebe.
D A 1 cm3 aus skalierbarem Knorpelgewebe, bedruckt mit Bio-Tinte und ca. 600 Sphäroiden.
Auf dem Weg zu einer Zukunft gedruckter Organe
Professor Ozbolat und sein Team hören hier nicht auf. Das nächste Ziel ist noch ehrgeiziger: die Skalierung der Technologie zur Herstellung komplexerer Stoffe. Die größte Herausforderung? Integrieren Sie den Blutgefäßdruck, ein wesentliches Element für die Herstellung transplantierbarer Gewebe.
Wenn sie dieses Hindernis überwinden können, wird der Traum vom Drucken ganzer Organe wie Lebern Wirklichkeit oder Lunge wird Realität. Mit Bioprinting werden wir eine echte Fabrik für Ersatzteile für den menschlichen Körper haben, die unsere eigenen Zellen anstelle von Metall und Plastik verwendet.
Die Forschung wurde in der Zeitschrift veröffentlicht Nature Communications veröffentlicht (Ich verlinke es dir hier) und stellt einen großen Schritt in die Zukunft der regenerativen Medizin dar. Wie eine berühmte Person sagen würde Hologramm-Arzt aus Star Trek: „Bitte geben Sie die Art des medizinischen Notfalls an.“ Nun könnten wir antworten: „Kein Notfall, danke, wir haben den Drucker.“
