Organisches aus dem Drucker: Bioimplantate bald Realität

Lassen sich Haut und Knochen einfach „nachdrucken“ und implantieren? Ein japanisches Forscherteam ist dabei, den Beweis anzutreten.
Am Universitätskrankenhaus in Tokio experimentiert eine Gruppe von Wissenschaftlern unter Leitung von Tsuyoshi Takato, Professor für Plastische Chirurgie, mit einer neuen Generation von Bio-3D-Druckern. Mit deren Hilfe sollen künftig Implantate von Haut, Knochen oder Knorpel produziert werden.

Organisches aus dem Drucker: Bioimplantate bald Realität

Die Vorteile der neuen Technologie sind immens: Während herkömmliche synthetische Implantate beispielsweise nicht in der Lage sind, sich dem Wachstum von Kindern und Jugendlichen anzupassen, können die neuen organischen Implantate dies sehr wohl. Sie werden vollständig vom Körper absorbiert und "wachsen mit" - das bedeutet Hoffnung für viele junge Menschen mit Knochen- oder Knorpeldefekten. Auch ist künftig schnellere Hilfe bei Knochenbrüchen oder nach Verbrennungen möglich.

„Zutaten“ für Produkte aus dem Bio-3D-Drucker sind kollagen-ähnliche Chemikalien, Stammzellen und wachstumsfördernde Proteine. Damit können differenzierte Gewebestrukturen und sogar funktionsfähige Organe reproduziert werden.
Unter Verwendung der Daten einer Computertomographie könne ein derartiger Drucker binnen weniger Stunden das benötigte Implantat passgenau herstellen und einsetzen. Aufgrund seiner Zusammensetzung verbindet es sich rasch und problemlos mit körpereigenem Gewebe.

Bisherige Bio-3D-Drucker benötigten unbedingt Zellmaterial aus dem Körper des jeweiligen Patienten. Das ist künftig überflüssig. Das Unternehmen Fujifilm verwendet für Negativfilme ein eigens entwickeltes synthetisches Protein, mit dem Takato bereits arbeitet. Da es menschlichem Kollagen ähnelt, wird es ohne Abstoßungs- oder Infektionsrisiko vom Körper angenommen. In drei Jahren will das Team damit beginnen, klinische Tests mit im 3D-Drucker erzeugter Haut durchführen. Im nächsten Schritt sollen dann sogar ganze Gelenke produziert und als Implantate getestet werden.

Derzeit kämpft das japanische Expertenteam allerdings noch mit einigen nicht unwesentlichen technischen Problemen: Die meisten Bio-3D-Drucker entwickeln ebenso wie gewöhnliche Drucker große Hitze, die die Proteine und Zellen abtöten kann.

Erste Erfolge erzielten Takato und einige Kollegen bereits im Projekt „CT Bone“ - dabei stellte man Knochenimplantate mit Hilfe von Calciumphosphat her, dem Baustoff echter Knochen. Auch das gelang ohne die Verwendung von Stammzellen. Die CT-Bone-Implantate wurden bei Knochenbrüchen oder anstelle fehlender Knochenfragmente eingesetzt. Sie dienten als „Gerüst“ für die Neubildung körpereigenen Knochenmaterials, ermöglichten und beschleunigten damit den Heilungsprozess, der innerhalb von zwei Jahren jeweils vollständig abgeschlossen war. Die Ergebnisse waren so überzeugend, dass für 2015 die gesundheitsbehördliche Genehmigung für den klinischen Einsatz der Methode erwartet wird.