Obwohl die Entwicklung des 3D-Druckverfahrens bis zum Anfang der 80er Jahre zurückreicht, ist die Technik erst seit 2010 für den privaten Käufer erhältlich. Neben den neuen Möglichkeiten für den privaten Anwender, ergeben sich im Bereich der Medizin mit den sogenannten Bioprintern ebenfalls enorme Potentiale. Der Drucker setzt dabei nicht tote Werkstoffe um, sondern er arbeitet mit lebendigem Gewebe. Noch steckt die Technologie in den Kinderschuhen, doch schon die ersten Ergebnisse zeigen, wozu Bioprinter in der Lage sein werden.

Was ist Bioprinting?

Bioprinting ist nichts anderes als eine Sonderform des 3D-Drucks. Allerdings verwendet ein Bioprinter als Material kein festes Material, sondern speziell gezüchtete Zellen. Wie auch ein herkömmlicher 3D-Drucker, wird ein Bioprinter von einem Computer gesteuert. Mit diesem Gerät ist es möglich, Gewebe oder Strukturen zu erzeugen. Die Technik soll in naher Zukunft sogar voll funktionsfähige Organe erzeugen. Neben dem Einsatz in der Medizin denken Forscher auch über eine Verwendung in der Biologie nach. Dort kann Bioprinting künstliche Lebewesen erschaffen. Eine andere Einsatzmöglichkeit ist die Herstellung von Fleisch in der Lebensmittelindustrie. Die ersten Versuche beschränken sich auf Körperteile, die allenfalls Stützfunktionen oder eine eher eingeschränkte Funktionalität aufweisen. Die Herstellung von Augenprothesen oder Gliedmaßen ist aktuell schon möglich.

Was sind die Chancen von Bioprinting

Die zukünftige Entwicklung von Bioprinting hält eine Reihe von Möglichkeiten bereit, die heute noch klingen wie aus einem Science-Fiction Roman. Doch schon in ein paar Jahren kann diese Vision Wirklichkeit werden. Bislang ist der Einsatz eines Bioprinters für die Herstellung von ganzen Organen nicht möglich. Die technischen Schwierigkeiten sind sehr groß, denn lebendiges Gewebe benötigt andere Bedingungen als Kunststoff oder Metall. Die Zellen müssen mit Nährstoffen versorgt werden und die Umgebungsbedingungen (pH-Wert, Temperatur) müssen optimal sein. Momentan arbeiten Forscher auf der ganzen Welt daran, die technischen Probleme zu lösen. Später ist denkbar, dass sogar funktionsfähige Organe entstehen könnten. Menschen mit einem kranken Herzen oder einer geschädigten Niere bräuchten dann nicht mehr jahrelang auf ein Spenderorgan zu warten.

So funktioniert Bioprinting

Ein menschliches Organ ist wesentlich komplexer als ein Werkstück. Techniker haben zwar schon Organe im Biodrucker fabriziert, doch diese hatten bislang noch keine Funktionalität. Es kommt dabei nicht nur auf die äußere Form an, sondern auch auf die innere Struktur. Um ein funktionsfähiges Organ zu erhalten, muss zunächst ein Gerüst existieren, das den inneren Aufbau des Organs repräsentiert. Nun hat der Bioprinter die Aufgabe, die Zellen an die richtige Stelle zu transportieren. Ganz besonders wichtig sind natürlich die Blutgefäße, denn ein Gewebe lebt erst, wenn es durchblutet wird.

 

Bei der Drucktechnik gibt es bislang zwei Methoden. Diese beiden Systeme ähneln der Technik, die auch bei konventionellen Druckern zum Einsatz kommen. Bei einer Variante erzeugt ein Laserstrahl Dampfdruck, mit dessen Hilfe winzige Tropfen Flüssigkeit auf eine Matrix transportiert werden. Diese besteht aus einem Gel und lebendigen Zellen. So wächst das Gewebe Schritt für Schritt, bis schließlich das fertige Organ entsteht.

 

Das zweite Prinzip arbeitet ähnlich wie ein Tintenstrahldrucker, wobei der Bioprinter natürlich keine Tinte verwendet. Diese Bioprinter arbeiten mit zwei Düsen. In einem befindet sich Hydrogel, ein Kunststoff, das später die Zellen aufnehmen wird. Die andere Düse enthält die Zellen.
Diese Technik ist natürlich längst noch nicht ausgereift. Es werden allerdings bereits erste Erfolge gemeldet. So sei es spanischen Forschern gelungen, menschliche Haut mithilfe eines 3D-Druckers zu erzeugen und auch funktionierende Blutgefäßsysteme wurden bereits gemeldet.

Bioprinting als Lebensretter für die Zukunft

Durch Bioprinting können in Zukunft schnell und sicher Organe verpflanzt werden. Der Nierenkranke muss nicht mehr auf ein rettendes Organ warten, sondern es kann einfach durch Bioprinting erzeugt werden. Das ist nicht nur schneller und günstiger, sondern das Organ wird auch besser vertragen. Wenn es sich um körpereigene Zellen des Patienten handelt, dann ist eine Abstoßungsreaktion nicht sehr wahrscheinlich. Auch nach Unfällen könnten die Patienten besser behandelt werden. Bei großflächigen Verbrennungen kann Haut gedruckt und verpflanzt werden. Viele schwere Krankheiten würden dadurch ihren Schrecken verlieren. In Zukunft könnte die Technologie das Leben der Menschen verlängern. Immer, wenn ein Organ nicht mehr optimal funktioniert, kann es durch ein neues aus dem Biodrucker ersetzt werden. Die hier angerissenen Möglichkeiten stellen nur einen kleinen Teil der Möglichkeiten dar, welche Bioprinting mit sich bringt.


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