3D-gedruckte Blutgefäße könnten für Transplantationen verwendet werden

Mithilfe von 3D-Druckmethoden haben Forscher in einem Labor künstliche Blutgefäße geschaffen. Die bioprinted Strukturen könnten für Transplantationen oder für das Testen neuer Drogen, Wissenschaftler sagen.

Blutgefäße sind lebenswichtige Teile des Kreislaufsystems des Körpers, die die Organe mit Nährstoffen versorgen und Abfall beseitigen. Wissenschaftler haben künstliches Gewebe aus Herz, Leber und Lunge entwickelt, aber die Schaffung eines synthetischen Netzwerks von Blutgefäßen zur Unterstützung dieser Organe war eine Herausforderung.

"Hier kommen Technologien wie das Bioprinting ins Spiel", sagte Ali Khademhosseini, ein biomedizinischer Ingenieur am Brigham and Women's Hospital in Boston und leitender Autor einer neuen Studie, die diesen Monat online in der Zeitschrift Lab on a Chip veröffentlicht wurde. "Wir versuchen, die richtige Architektur für Gewebe zu schaffen." [7 Coole Anwendungen des 3D-Drucks in der Medizin]

Frühere Versuche, Blutgefäße in 3D zu drucken, nehmen eine von zwei Formen an, sagte Khademhosseini zu Live Science. Die Forscher drucken entweder die eigentlichen Zellen oder sie drucken eine Struktur, auf der Zellen wachsen, die sich später auflöst. Aber Druckzellen beschädigen oder töten sie oft, und die auflösenden Strukturen können Substanzen enthalten, die für Zellen schädlich sind, sagte Khademhosseini.

Druckgewebe

In dieser Studie gingen Khademhosseini und sein Team einen anderen Weg. Sie druckten eine Vorlage für das Zellwachstum, die später herausgezogen werden konnte, ohne die Zellen zu beschädigen.

Die Forscher druckten ein Netzwerk von winzigen Kanälen aus Agarose, einem Polymer, das aus Meeresalgen hergestellt wurde, die oft für die Kultivierung von Zellen verwendet wurden, um als Vorlage für die künstlichen Blutgefäße zu dienen, und legten dann das Netzwerk von Passagen in ein Gel. Auf der Gelstruktur wuchsen Mauszellen, die sich zu Knochen entwickeln.

Die resultierenden Blutgefäße könnten Flüssigkeiten effektiv transportieren, lebende Zellen unterstützen und die Zellen reifen lassen, sagten die Forscher. Außerdem haben sich die Zellen in einer Schicht von Zellen auf den Templates neu geordnet.

Die Notwendigkeit für künstliche Blutgefäße ist signifikant. In der Medizin ist die moderne Behandlung für fehlerhafte Blutgefäße eine Gewebe-Spender-Transplantation, sagte Khademhosseini. Aber es gibt einen Mangel an Spendern, und für Patienten, die das Glück haben, eine Transplantation zu erhalten, kann ihr Immunsystem das fremde Gewebe abstoßen.

Mit der hohen Nachfrage nach Geweben für Transplantationen, ist es nahezu unmöglich, Blutgefäße zu erhalten, um Medikamente oder Kosmetika zu testen, bevor sie beim Menschen verwendet werden, sagte Khademhosseini.

Noch nicht da

Diese neue Methode, Blutgefäße zu drucken, ist zwar vielversprechend, hat jedoch ihre Grenzen. Zum Beispiel können sie nicht sehr kleine Blutgefäße, wie Kapillaren, drucken, weil die Materialien nicht stark genug sind, sagten die Forscher. Wenn sie jedoch größere Gefäße drucken, könnten sich die Zellen neu ordnen und kleinere bilden.

Eine weitere Herausforderung besteht darin, dass das aktuelle Druckverfahren eine Öffnung benötigt, um die Vorlagenstruktur zu entfernen.

Die Forscher arbeiten daran, die Auflösung ihrer Bioprinting-Methode und der verwendeten Materialien zu verbessern sowie die 3D-gedruckten Strukturen mit lebenden Zellen und schließlich in lebenden Tieren zu testen.

"Wir sind weit weg von Menschen, aber ich denke, [die Technologie] wäre übersetzbar", sagte Khademhosseini.

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