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Bioprinting: Organe aus dem 3D-Drucker

Kommt die Spenderniere bald auf Knopfdruck? Forscher arbeiten aktuell an einer neuen Technologie, die einen 3D-Druck mit organischen Substanzen ermöglicht. Wenn das klappt, wäre es eine Revolution in der Medizin! In Deutschland sterben täglich drei Menschen, weil sie kein passendes Spenderorgan bekommen haben. Doch noch steht das Bioprinting ganz am Anfang seiner Entwicklung.

So funktioniert das Bioprinting im medizinischen Umfeld

Bioprinting ist ein Verfahren, bei dem lebendige Zellen Schicht für Schicht in einem 3D-Drucker produziert werden. Das funktioniert mit menschlichem und tierischem Gewebe – beispielsweise Zellen oder Hautteilen – und soll zukünftig auch ganze Organe herstellen können. Zuerst werden Zellen gezüchtet, welche dann in polymeres Gel eingefügt werden. Aus dieser Kombination entsteht eine Gewebestruktur, die sich im Endeffekt zu Organen wandeln kann.

Da exakte Voraussetzungen zum Druck mit dem Bioprinter erfüllt sein müssen, so zum Beispiel eine bestimmte Temperaturregelung, und Organe ungleich komplex funktionieren, kommt es noch häufig zu Druckausfällen. Zurzeit beschränkt sich die Anwendung auf sogenannte Gewebegrundgerüste. Die Forschung arbeitet auf Hochtouren und erwartet in einigen Jahren erste praktikable Ergebnisse. Es sind große Hoffnungen, die sich mit Bioprinting verknüpfen. Es wird sich viel verändern in den Krankenhäusern und Pharmalaboren und im Leben zahlreicher Patienten.

Organe aus dem 3D-Drucker – Eine realistische Alternative zur Organspende?

Herzkrankheiten gehören weltweit zu den häufigsten Todesursachen. Israelische Forscher haben jetzt den Prototyp eines Herzens gedruckt, und zwar aus menschlichem Gewebe. Zu diesem Zweck entnahmen sie einem Menschen Fettgewebe und stellten aus diesem in mehreren Schritten Herzzellen her. Klingt nach Science Fiction, ist aber in der Forschung längst Alltag: Die Fettzellen werden zu Stammzellen reprogrammiert. Diese Zellen werden mit einem dickflüssigen Gel zu einer Art Biotinte vermischt. Der 3D-Drucker kann nun aus dieser Herzmuskeltinte und der Blutgefäßtinte Schicht für Schicht eine Struktur drucken, die der eines Herzens tatsächlich ähnelt. Schlagen, also sich selbstständig zusammenziehen, wie ein menschliches Exemplar, kann es nicht. Das wäre dann auch tatsächlich Science Fiction.

Bereits angewendet wird die 3D-Drucktechnologie im medizinischen Umfeld von Körperteilen. Ein Forscherteam aus der Schweiz ist in der Lage aus Nanozellulose beliebige Formen organischer Struktur herzustellen, beispielsweise Ohrmuscheln. Indische Wissenschaftler haben einem Patienten ein 3D-gedrucktes Ohr implantiert, welches sogar gewachsen ist. Knochen, Haare, Augen, Kiefer und Zähne, Nasen, Gliedmaßen und Gelenke sowie Haut können bereits im 3D-Drucker hergestellt und werden auch bereits erfolgreich implantiert. Der Schritt zur Herstellung funktionierender Organe ist also nicht mehr groß.

Kommt bald auch Fleisch aus dem 3D-Drucker?

Praktisch wäre es ja: Fleisch aus dem 3D-Drucker und tatsächlich funktioniert das auch bereits. Die Firma Modern Meadow produziert per Bioprinting eine Fleischkopie, die tatsächlich wie echtes Fleisch schmecken soll. Kommerziell erhältlich ist das Produkt aus Muskelzellen und Proteinkleber bislang nicht, es würde wohl auch niemand kaufen. Einerseits fehlt die Akzeptanz der Endkunden, andererseits kostet ein Stück gedrucktes Fleisch bislang noch schlappe 50 000 Euro. Langfristig wäre es aber eine tolle Lösung, nicht zuletzt, um die Massentierhaltung zu verringern.

Eine andere Möglichkeit wäre es, eine alternative Steak-Art aus Pflanzen zu drucken, deren Aussehen und Struktur ein echtes Stück Fleisch nachahmt. Auch das wird an der Polytechnischen Universität Kataloniens in Barcelona bereits praktiziert. Es ist eine interessante Alternative, die genau zur richtigen Zeit kommt, denn immer mehr Menschen entscheiden sich bewusst für eine vegane Lebensart.

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