Künstlich gedruckte Blutgefäße durch Bioprinting

Ein Forscherteam unter der Leitung des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnik ILT hat im Rahmen des EU-Projekts ArtiVasc 3D einen Durchbruch im Bioprinting von künstlichen, verzweigten Blutgefäßen angekündigt.

Vaskularisation  (Prozess der Neubildung kleiner Blutgefäße bzw. im weiteren Sinn die Versorgung eines Gewebes mit Gefäßen und Blutkapillaren) ist eines der bedeutenden aber auch herausfordernden Themen bei der Entwicklung eines künstlich hergestellten Weichgewebes im Rahmen von Tissue Engineering und Bioprinting. Entscheidend ist hier vor allem die Versorgung des künstlich hergestellten und mehrschichtigen Gewebes mit Nährstoffen. Das EU-finanzierte, multidisziplinäre ArtiVasc 3D-Team – bestehend aus Ingenieuren, Physikern, Chemikern, Biologen und Mediziner – arbeitet dazu an der Entwicklung eines standardisierten Prozesses zur Herstellung einer biokompatiblen Trägermatrix (Scaffold), um künstliche Blutgefäße darin schnell und kostengünstig zu kultivieren.

Bioprinting-Blutgefäße-ArtiVasc3D

Künstlich gedrucktes Blutgefäß; Quelle: Fraunhofer ILT Aachen

Bisher lies sich künstlich gedruckte Haut nur in Form von 2D-Modellen realisieren, da die offen liegenden Zellen einfach mit Nährstoffen zu versorgen waren. Für realistische 3D-Modelle muss aber ein Blutgefäßsystem vorhanden sein, um Nährstoffe und Sauerstoff zu den Zellen zu transportieren. Das geometrisch komplexe Blutgefäßsystem muss dabei aus einem biokompatiblen Material zusammengesetzt sein, welches ebenfalls die richtigen mechanischen Eigenschaften aufweisen muss, um ,im Rahmen des Bioprinting, den Anforderungen der hochpräzisen Verarbeitung zu genügen. Durch das Kombinieren von Extrusion Printing und Stereolithographie, gelang dem Forscherteam die Herstellung von verzweigten, porösen Blutgefäßen mit einer Schichtdicke von ungefähr 20 µm aus einem akrylatbasierten synthetischen Polymer zu erzielen. So gelang es nach Angaben des Teams die oberen Schichten der Haut – die Epidermis und Dermis – außerhalb des menschlichen Körpers zu kultivieren.

Laut Fraunhofer-Wissenschaftler können diese Ergebnisse als Vorstufe zu einer vollautomatisierten Prozesskette für die Herstellung von künstlichen Blutgefäßen, die auch in bereits bestehende Anlagen integriert werden kann, betrachtet werden. Ein weiterer Höhepunkt des Projekts ist die erfolgreiche Regeneration von Fettgewebe in einem neuartigen Bioreaktor. Die Kombination aus dem Fettgewebe mit einem bestehenden Hautmodell erlaubt die Herstellung eines Vollhautmodells, das eine Dicke von bis zu 12 Millimetern hat.

gezüchtetes Fettgewebe

Makroskopische Aufnahme eines siebenlagigen Fettgewebeäquivalents; Quelle: Fraunhofer IGB, Stuttgart

 

Damit wurden durch das ArtiVasc Projekt auch die Grundlagen für das 3D Tissue Engineering geschaffen, welche den Aufbau von Organen ermöglichen könnten. Durch das Nutzen von durchbluteten künstlichen Blutgefäßen, werden Medizintechniker zukünftig in der Lage sein, größere Strukturen (beispielsweise Teile ganzer Organe) zu bauen. Für in vitro gezüchtete Vollhaut gäbe es vielfältige Anwendungen: schnelle Hilfe bei großflächigen Hautverletzungen wie Verbrennungen oder nach Tumorresektionen sowie als Ersatzmodell zur Vermeidung von Tierversuchen in der Pharmaindustrie.

 

Stephan Zeidler

Stephan Zeidler

Hallo, ich bin Stephan Zeidler, der Verfasser von medfab.de. Als Wirtschaftsingenieur mit Erfahrung im Bereich Additive Manufacturing/ 3D-Druck interessiere ich mich für alles zum Thema 3D-Druck allgemein und in der Medizin. Hier erfahren Sie Neuigkeiten, Grundlagen und Trends zum Thema: 3D-Druck in der Medizin. Viel Spaß beim Lesen. Sie finden mich auch auf Xing.

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