Medizin

Blutgefäße und Haut in 3-D drucken

Internationale Forscher unter Führung des Fraunhofer-Instituts haben ein 3-D-Druckverfahren zur Herstellung von künstlichen verzweigten Blutgefäßen entwickelt. Mit Inkjet-Printing und Stereo-Lithografie.

 

So sieht ein künstliches, verzweigtes Blutgefäß aus. Fraunhofer ILT

In einem neuartigen Bioreaktor haben die Forscher Fettgewebe gezüchtet. Das könnte ein weiterer Bestandteil einer außerhalb des Körpers kultivierten Vollhaut mit einem Durchmesser von bis zu 12 mm sein. Fraunhofer IGB, Stuttgart
Dieses integrierte Lasermodul dient zur Anfertigung der künstlichen Gewebebestandteile. Fh-IPA, Fh-ILT
Das ist die Skizze des geplanten Hautmodells. R.Bibb, Loughborough University
Das ist ein Querschnitt einer natürlichen Haut . Man sieht deutlich die genaue Lage der Blutgefäße. R.Bibb, Loughborough University
Dieser Bioreaktor dient zur Kultivierung von vaskularisiertem Fettgewebe. Fh-IGB, Unitechnologies

Das interdisziplinäre Forscherteam des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnik ILT  hat mit diesem Prozess offenbar die Grundlagen geschaffen, um später ein Vollhautmodel in weit größeren Schichtdicken als bisher zu kultivieren.

Ohne Blut kein Leben

Bisher ist es nur möglich, die oberen Schichten der Haut, Epidermis und Dermis, mit einer Gesamtdicke von bis zu 200 Mikrometern außerhalb des menschlichen Körpers zu kultivieren. Zu einem vollständigen Hautsystem gehört aber auch die mehrere Millimeter dicke Subcutis. Will man die Subcutis mit züchten, sind versorgende Blutgefäße zwingend notwendig. Denn für Zellverbände von über 200 Mikrometer Schichtdicke gilt: ohne Blut kein Leben.

Hier setzt das europäische Forschungsprojekt ArtiVasc 3D an, das sich zum Ziel gesetzt hat, durch die Entwicklung künstlicher Blutgefäße die in vitro-Kultivierung deutlich komplexerer Gewebe zu ermöglichen.

Eine der größten Herausforderungen: Das richtige Material für die Herstellung der künstlichen Blutgefäße zu entwickeln. Die richtigen mechanischen Eigenschaften und volle Biokompatibilität sowie die Prozessierbarkeit sind Grundvoraussetzungen für den Einsatz im menschlichen Körper. Denn die künstlichen Gefäße müssen von Endothelzellen und Pericyten besiedelt werden können.

Inkjet-Printing und Stereo-Lithografie

Um diese Eigenschaften zu erzeugen, kombinierten die Fraunhofer-Wissenschaftler die Freiform-Verfahren Inkjet-Printing und Stereo-Lithografie miteinander. Mit diesem Kombi-Verfahren gelang es den Forschern, eine sehr feine Auflösung zum Aufbau verzweigter, poröser Blutgefäße mit Schichtdicken von etwa 20 µm zu erreichen.

Die Daten für den Aufbau dieser verzweigten Strukturen wurden mithilfe mathematischer Simulationen erarbeitet. Sie sollen die Voraussetzungen für den Aufbau von verzweigter Strukturen schaffen, die eine gleichmäßige Blutversorgung erlauben.

Die Verwendung des im Projekt entwickelten Akrylat basierten synthetischen Polymers ermöglicht den Aufbau dieser optimierten Gefäße mit einem Porendurchmesser der Größenordnung von hundert Mikrometern. Gegenüber herkömmlichen Verfahren bietet das ArtiVasc 3D-Verfahren erstmalig die Rahmenbedingungen, kontrolliert verzweigte und biokompatible Gefäße in dieser Dimension herzustellen.

Vorstoß in die dritte Dimension

Die Ergebnisse sind den Forschern zufolge zukunftsweisend, weil als Vorstufe betrachtet werden zu einer voll automatisierten Prozesskette für die Herstellung künstlicher Blutgefäße, die sich auch in bestehende Linien integrieren lässt. Weiteres Highlight des Projekts: die erfolgreiche Züchtung von Fettgewebe in einem neuartigen Bioreaktor. Die Kombination mit einem bestehenden Hautmodell erlaubt die Herstellung eines Vollhautmodells mit einer Dicke von bis zu zwölf Millimetern.

Das Prinzip der Durchblutung mittels artifizieller Blutgefäße könnte in Zukunft auch den Aufbau größerer Strukturen wie ganzen Organen ermöglichen. Für in vitro gezüchtete Vollhaut gäbe es vielfältige Anwendungen: schnelle Hilfe bei großflächigen Hautverletzungen wie Verbrennungen oder nach Tumor-Resektionen sowie als Ersatzmodell zur Vermeidung von Tierversuchen in der Pharmaindustrie.


18018491783896178388717838881801850 1801851 1783891
preload image 1preload image 2preload image 3preload image 4preload image 5preload image 6preload image 7preload image 8preload image 9preload image 10preload image 11preload image 12preload image 13preload image 14preload image 15preload image 16preload image 17preload image 18preload image 19preload image 20preload image 21preload image 22preload image 23preload image 24preload image 25preload image 26preload image 27preload image 28preload image 29preload image 30preload image 31preload image 32preload image 33preload image 34preload image 35preload image 36preload image 37preload image 38preload image 39preload image 40preload image 41preload image 42preload image 43preload image 44preload image 45preload image 46preload image 47preload image 48preload image 49preload image 50preload image 51preload image 52preload image 53preload image 54preload image 55preload image 56preload image 57preload image 58preload image 59preload image 60preload image 61preload image 62preload Themeimage 0preload Themeimage 1preload Themeimage 2preload Themeimage 3preload Themeimage 4preload Themeimage 5preload Themeimage 6preload Themeimage 7preload Themeimage 8preload Themeimage 9preload Themeimage 10preload Themeimage 11preload Themeimage 12preload Themeimage 13preload Themeimage 14preload Themeimage 15preload Themeimage 16preload Themeimage 17preload Themeimage 18preload Themeimage 19preload Themeimage 20preload Themeimage 21preload Themeimage 22preload Themeimage 23preload Themeimage 24preload Themeimage 25preload Themeimage 26preload Themeimage 27preload Themeimage 28
Bitte bestätigen Sie
Nein
Ja
Information
Ok
loginform
Kommentarvorschau
Kommentarvorschau schliessen
Antwort abbrechen
Ihr Kommentar ist eine Antwort auf den folgenden Kommentar

Keine Kommentare




Weitere Bilder
Bilder schließen