Auf Basis von MRT-Daten
Herz aus dem 3D-Biodrucker – neues Werkzeug für Chirurgen
Ein Herz-Modell, das die Elastizität von Herzgewebe und Nahtmaterial realistisch nachahmt – eine neue Technik des 3D-Biodrucks macht das nun möglich. Der Grundstoff dazu kommt aus einer Braunalge.
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Das Herz aus dem 3D-Biodrucker besteht aus einem weichen natürlichen Polymer namens Alginat, das ihm ähnliche Eigenschaften wie echtes Herzgewebe verleiht.
© Carnegie Mellon University
Pittsburgh. US-Forscher haben ein 3D-biogedrucktes Modell des menschlichen Herzens in Originalgröße erstellt, und zwar mit der so genannten FRESH-Technik (Freeform Reversible Embedding of Suspended Hydrogels) (ACS Biomater Sci Eng 2020; 6(11):6453–6459). Das Modell, das aus MRT-Daten und mit einem speziell gebauten 3D-Drucker erstellt wurde, ahmt die Elastizität von Herzgewebe realistisch nach, teilt die Carnegie Mellon University mit. Das Modell sei der Höhepunkt einer zweijährigen Forschungsarbeit, die auch langfristige Auswirkungen auf die Zukunft der biotechnologischen Organforschung habe.
Die FRESH-Technik des 3D-Biodrucks wurde im Labor von Professor Adam Feinberg von der Carnegie Mellon University entwickelt. Beim FRESH 3D-Druck werde Bioink, eine Art Biotinte zur Herstellung künstlicher lebender Gewebe mittels 3D-Druck, mit einer Nadel in ein Bad aus weichem Hydrogel injiziert. Anschließend lässt sich durch Erwärmung das stützende Hydrogel wegschmelzen, sodass nur noch das 3D-Objekt übrig bleibt.
Größtes Hindernis: Die Größe
Das größte Hindernis sei der Druck eines menschlichen Herzens in Originalgröße gewesen, heißt es in der Mitteilung weiter. Dies erforderte den Bau eines neuen 3D-Druckers, der speziell für die Aufnahme eines Gel-Trägerbads entwickelt wurde, das groß genug ist, um in der gewünschten Größe drucken zu können, sowie kleinere Softwareänderungen, um die Geschwindigkeit und Genauigkeit des Drucks aufrechtzuerhalten.
Das 3D-Herz besteht aus einem weichen natürlichen Polymer namens Alginat, das ihm ähnliche Eigenschaften wie echtes Herzgewebe verleiht. Chirurgen könnten an einem solchen Modell beispielsweise Herz-Operationen üben: „Wir haben jetzt ein Modell, das nicht nur eine visuelle Planung, sondern auch eine physische Übung möglich macht“, wird Feinberg in der Mitteilung zitiert. Mit den nun gewonnen Erkenntnissen sei man zudem der Möglichkeit, menschliche Organe ersetzen zu können, einen großen Schritt näher gekommen. (eb)
Ein Video des Herstellungsvorgangs gibt es hier: https://www.youtube.com
