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← Wie man menschliches Gewebe 3D druckt - Taneka Jones

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Showing Revision 11 created 05/16/2020 by Sonja Maria Neef.

  1. Hundertausende Patienten sind
    zurzeit auf Transplantationslisten
  2. und warten auf lebenswichtige Organe,
    wie Nieren, Herzen und Lebern,
  3. die lebensrettend sein könnten.
  4. Leider gibt es nicht annähernd
    genügend Spenderorgane,
  5. um die Nachfrage zu bedienen.
  6. Was wäre, wenn wir
    anstatt warten zu müssen,

  7. ganz neue, maßgeschneiderte Organe
    aus dem Nichts herstellen können?
  8. Diese Idee, verbirgt sich
    hinter dem "Biodruck".
  9. ein Gebiet in der regenerativen Medizin,
    das sich momentan weiterentickelt.
  10. Wir können zwar noch keine
    komplexen Organe drucken,
  11. aber einfachere Gewebe,
    wie Adern und andere Gefäße,
  12. die für den Austausch von Nähr-
    und Abfallstoffen von Bedeutung sind,
  13. sind bereits in unserer Reichweite.
  14. Der Biodruck ist ein biologischer
    Verwandter des 3-D Drucks;

  15. einer Methode bei der Materialien in
    Schichten aufeinander aufgetragen werden,
  16. um ein dreidimensionales Objekt
    Schicht-für-Schicht herzustellen.
  17. Anstatt von Metall, Plastik oder Keramik
  18. verwendet ein 3-D Drucker
    für Organe Bio-Tinte:
  19. ein druckbares Material,
    das aus lebenden Zellen besteht.
  20. Zumeist bestehen Bio-Tinten aus wasser-
    reichen Molekülen, genannt Hydrogel.

  21. In dieses sind Millionen
    lebender Zellen gemischt,
  22. zusammen mit anderen, wachstums- und
    zellkommunikationsfördernden Chemikalien.
  23. Einige Bio-Tinten enthalten
    nur eine einzige Zellart
  24. andere enthalten mehrere Zellarten,
    um komplexe Strukturen zu formen.
  25. Stell dir vor, du willst einen
    Meniskus drucken;

  26. ein Stück Knorpel für das Knie,
  27. das das Aneinenderreiben von Schienbein
    und Oberschenkelknochen verhindert.
  28. Der Meniskus besteht aus Chondrozyten,
  29. eine Zellart, die ausreichend
    in der Bio-Tinte vorhanden sein muss.
  30. Die Zellen können gespendet werden und
    werden anschließend im Labor reproduziert.
  31. Sie können aber auch vom
    Gewebe des Patienten stammen;
  32. um einen individuellen Meniskus mit
    einem geringeren Abstoßrisiko herzustellen
  33. Es gibt verschiedene Drucktechniken,
  34. mit der Extrusionstechnik als am
    häufigsten verwendete Biodrucktechnik.
  35. Bei dieser Technik wird eine Druckkammer
    mit Bio-Tinte beladen,
  36. die durch eine am Druckkopf befestigte
    runde Düse gepresst wird.
  37. Die Düse hat selten einen Durchmesser
    von mehr als 400 µm
  38. und erzeugt ein kontinuierliches Filament,
  39. von einer ungefähren Dicke
    eines menschlichen Fingernagels.
  40. Ein Computerbild oder eine Computerdatei
    kontrolliert die Anordnung der Filamente

  41. entweder auf einer ebenen Oberfläche
    oder in einer Flüssigkeit,
  42. die die Struktur erhält,
    bis sie sich stabilisiert.
  43. Diese Drucker sind effizient und stellen
    einen Meniskus innerhalb von 30 min her;
  44. mit einem Filament nach dem anderen.
  45. Nach dem Drucken verhärten
    einige Bio-Tinten sofort;

  46. andere benötigen UV-Licht oder zusätzliche
    chemikalische oder physikalische Prozesse,
  47. um die Struktur zu stabilisieren.
  48. Wenn der Biodruck erfolgreich ist,
  49. beginnen sich die Zellen im
    künstlich hergestellten Gewebe,
  50. genauso zu verhalten,
    wie in einem echten Gewebe:
  51. Sie kommunizieren miteinander,
    tauschen Nährstoffe aus und teilen sich.
  52. Wir können bereits einfache
    Strukturen wie Menisken drucken.

  53. Es wurden auch bereits biogedruckte
    Blasen erfolgreich implantiert,
  54. und gedrucktes Gewebe unterstützte
    die Heilung von Gesichtsnerven in Ratten.
  55. Wissenschaftler haben Lungengewebe,
    Haut und Knorpel hergestellt
  56. sowie verkleinerte, teil-funktionsfähige
    Modelle von Nieren, Lebern und Herzen.
  57. Trotzdem bleibt die Nachahmung der
    komplexen biochemischen Umgebungen
  58. der Hauptorgane eine Herausforderung.
  59. Die Extrusionstechnik kann einen Anteil
    an Zellen in der Bio-Tinte zerstören,
  60. falls die Düse zu klein
    oder der Druck zu hoch ist.
  61. Eine der gewaltigsten
    Herausforderungen ist es,
  62. alle Zellen in einem lebensgroßen Organ
  63. mit Sauerstoff und
    Nährstoffen zu versorgen.
  64. Daher sind bis jetzt flache oder
    hohle Strukturen am erfolgreichsten —
  65. und deshalb beschäftigen sich
    Wissenschaftler jetzt damit,
  66. wie Blutgefäße in die biogedruckten
    Strukturen eingebettet werden können.
  67. Der Biodruck hat ein gewaltiges Potential,
    das Leben retten kann

  68. und uns hilft zu verstehen,
  69. wie die Organe überhaupt funktionieren.
  70. Die Technologie eröffnet auch
    andere ungeahnte Möglichkeiten,
  71. wie den Biodruck von Geweben
    mit integrierter Elektronik.
  72. Könnten wir eines Tages Organe herstellen,
  73. die den menschlichen
    Fähigkeiten überliegen
  74. oder unsere Fähigkeiten verbessern,
    wie z.B. nicht brennbare Haut?
  75. Wie lange wird menschliches Leben
    verlängert werden können
  76. mit gedruckten und erneuerten Organen?
  77. Wer -- und was genau -- wird Zugriff
    auf diese Technologie
  78. und ihre unfassbare Leistung haben?