3D-Schädel - 3D-Schädel - © Foto: Unsplash/NeONBRAND

Körperteile nach Maß

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Knochen, Knorpel, Leber oder Niere - Mithilfe von 3D-Druck will die Medizin persönlich zugeschnittene "Ersatzteile" herstellen

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Knochen, Knorpel, Leber oder Niere - Mithilfe von 3D-Druck will die Medizin persönlich zugeschnittene "Ersatzteile" herstellen

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Spricht man heute über Visionen in der Medizin, so findet sich ein Thema jedenfalls im vordersten Feld: der 3D-Druck. Laserdrucker können nicht nur Prototypen für Häuser-oder Autoteile, Möbel oder Schmuck schichtartig zusammenbauen. Auch Organ-Modelle, Gewebestücke und maßgeschneiderte Prothesen kommen bereits aus dem 3D-Drucker. Von den Anfängen als Organkopiergerät zum Training vor chirurgischen Eingriffen hat sich das medizinische 3D-Printing in mehrere Richtungen weiterentwickelt: für Implantate und Gewebekulturen, als diagnostische Plattform oder als Medikamentenpumpe. In Verbindung mit der Stammzellforschung wird nun die Hoffnung genährt, lebende und persönlich zugeschnittene "Ersatzteile" herzustellen, die direkt implantiert werden können.

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Aufbau von Gewebeschichten

Ausschlaggebend dafür sind vor allem zwei Entwicklungen: Seit 1998 können embryonale Stammzellen im Labor gezüchtet werden. Da sich diese zu den verschiedensten Zelltypen ausdifferenzieren können, sind daraus theoretisch alle Organe und Gewebetypen herstellbar. Und die Idee, medizinische 3D-Drucker nicht nur mit Plastik, sondern auch mit Zellen drucken zu lassen, ist etwa am Massachusetts Institute of Technology (MIT) vorangetrieben worden. Neben Zelltypen werden auch Proteine, Wachstumsfaktoren und andere Substanzen präzise in der räumlichen Struktur platziert. Das Ziel: Die Biomaterialien zu funktionsfähigen Körperteilen zu kombinieren, die nicht vom Immunsystem des Patienten abgestoßen werden - etwa Knochen, Knorpel und Muskelgewebe oder Organe wie Leber oder Niere.

Dass dreidimensionale Organ-Modelle auch ohne Drucktechnik für die Grundlagenforschung fruchtbar gemacht werden können, zeigt unter anderem das Wiener Institut für Molekulare Biotechnologie. Dort wurde eine Technologie entwickelt, um aus Stammzellen 3D-Minigehirne zu züchten. Damit lässt sich die Entwicklung des Gehirns vor der Geburt veranschaulichen: Die Organisation der Großhirnrinde war im Modell kaum unterscheidbar von der natürlichen embryonalen Gehirnentwicklung. Im Reagenzglas wuchsen so bis zu vier Millimeter große Gehirne heran. Das Verfahren soll dazu beitragen, neues Licht auf Erkrankungen des Gehirns zu werfen. Die Gehirnmodelle aus Wien wurden heuer vom MIT in die Liste der zehn "Breakthrough Technologies" aufgenommen. Und die nächste Dimension wird von Chirurgen bereits erschlossen: 4D-Druck, um anatomische Details auch im zeitlichen Ablauf erfassen zu können.

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