Das Drucken von neuem Knorpel
3D-Druck bezieht sich auf eine Vielzahl von Verfahren, die für den Aufbau eines 3D-Bauteils durch Aufbringung von aufeinanderfolgenden Schichten verwendet werden. Der Entwurf stammt von einem computergestützten Entwurfsprogramm für ein normalerweise nicht lebendes Teil. Jetzt haben Wissenschaftler die wichtigsten architektonischen und kompositorischen Elemente von Zielgewebe geliefert und entwickeln damit Bio-Tinte, die Zellen enthalten, die das Gewebe bilden werden. Die zellhaltigen Bio-Tinten sind eigentlich Hydrogele, die Substanzen enthalten, die die Funktion einer natürlichen extrazellulären Matrix nachahmen werden. Immerhin können Zellen nicht einfach in Kochsalzlösung gespritzt werden, wo sie dann funktionales lebendes Gewebe bilden. Jedenfalls war es schwierig, die Komplexität der nicht-zellulären Matrix zu replizieren. Im Fall von regenerativen Gerüsten für Knorpel und Knochen müssen die Materialien Substanzen wie Fibrin und Collagen enthalten. Das von der EU geförderte Projekt "Bioprinting of novel hydrogel structures for cartilage tissue engineering" (PRINTCART) sollte die Lücke in Bezug auf die Verfügbarkeit von geeigneten Hydrogelformulierungen beseitigen. Alle Ziele wurden erfüllt und neue Hydrogelformulierungen auf Basis von sowohl natürlich gewonnenen als auch synthetischen Komponenten entwickelt. Das rheologische Verhalten wurde untersucht und so angepasst, dass die Formulierungen mit einem Bioprinter verwendet werden können, um wohldefinierte Strukturen mit eingebetteten lebenden Zellen zu erzeugen. Die Möglichkeit, knorpelähnliches Gewebe zu erzeugen, wurde verbessert. Um die mechanischen Eigenschaften der zellhaltigen Hydrogelformulierungen noch weiter zu verbessern, haben die Forscher eine Faserverstärkungstrategie entwickelt, die in-vivo in einem Belastungsszenario eingesetzt wurde. Auch zellfreie Formulierungen wurden geschaffen, die durch photoinitiierte Vernetzung gummiähnliche Materialien bilden. Sie können zusammen mit den zellhaltigen Gelen bei normalen Temperaturen gedruckt werden, um die für regenerative Gewebegerüste erforderliche Festigkeit und Steifigkeit zu liefern. Schließlich kann der Abbau der Hydrogele gemäß dem therapeutischen Bedarf programmiert werden. Muskel-Skelett-Schäden und die damit verbundenen Krankheiten in der europäischen Bevölkerung sind die Hauptquelle von langfristigen Schmerzen und die Hauptursache für Fehltage. Auch Anwendungen in anderen Bereichen wie der plastischen Chirurgie, der Hautreparatur für Soldaten vor Ort und für pharmazeutische und toxikologische Prüfungen werden erwartet. Auf diese Weise sollen die neuen Bioprinting-Hydrogelformulierungen wichtige Auswirkungen haben.
Schlüsselbegriffe
Knorpel, Bioprinting, Gewebe, Bio-Tinten, Hydrogele, Gewebezüchtung
