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Unglaublich: Neue Technik erschafft schlagendes Herz aus dem 3D-Drucker

Künstliche Organe aus dem 3D-Drucker sind in Zukunft machbar. Ein Herz konnte bereits erschaffen werden. (Symbolbild)
Künstliche Organe aus dem 3D-Drucker sind in Zukunft machbar. Ein Herz konnte bereits erschaffen werden. (Symbolbild)
Foto: iStock/Noctiluxx
Schon vor einigen Monaten wurde ein Mini-Herz in einem 3D-Drucker geschaffen. Nun wurde eine neue Methode entdeckt, die dieses Verfahren verbessert.

Diese neue Methode könnte die Organzucht im Labor revolutionieren. Nun ist es ihnen nicht nur gelungen ein Herz mit einem 3D-Drucker zu schaffen, sondern diese Herzkammer auch noch zum Schlagen zu bringen.

Herz aus dem 3D-Drucker: Die Technik wird präzisiert

Mit einem 3D-Drucker lassen sich Organe und Gewebestrukturen im Labor erzeugen. Hierfür wird ein Organgerüst aus Kollagen oder Zellulosegelen gedruckt. Zellen können sich auf diesen ansiedeln und das gewünschte Gewebe bilden. Forschern ist es seither gelungen menschliche Haut, Eierstöcke, eine Ohrmusche und und auch ein menschliches Herz mit einem 3D-Drucker zu produzieren. Allerdings seither nur in Miniformat.

Bisher konnten aber nicht die Mikrostrukturen menschlichem Gewebes und Organen nachgebildet werden. Aber genau diese benötigt man für die meisten Organe. Dabei spielt das Kollagen eine wichtige Rolle: Zu Beginn des Prozesses ist es noch flüssig. Es muss für das Grundgerüst in die richtige Form gebracht werden.

Kollagen ist das wichtigste Material beim Druck

"Kollagen ist ein beim 3D-Druck besonders wichtiges Material, weil es in buchstäblich jedem Gewebe unseres Körpers enthalten ist", sagt Andrew Hudson von der Carnegie Mellon University in Pittsburgh in Science. Im 3D-Druckverfahren kann es verlaufen. Doch das Forscherteam um Hudson ist es nun gelungen, eine Technik zu entwickeln, die eine feine Mikrostruktur aus Kollagen ermöglicht.

Die Wissenschaftler konnten auf diese Weise Kollagenfasern von nur 25 Mikrometern Dicke drucken. Ihre neue Methode nennen sie Freeform Reversible Embedding of Suspended Hydrogels (FRESH). Damit können sie auch zellbesetzte Organteile herstellen. Der Trick dahinter ist, dass der 3D-Druck in einem Bad aus Hydrogel stattfindet. So lassen sich auch Hohlräume und Poren drucken.

Das Herz fing einige Tage später an zu schlagen

"Wir haben gezeigt, dass wir Teile des Herzens aus Zellen und Kollagen drucken können, die wirklich funktionieren, wie beispielsweise eine Herzklappe oder eine kleine, schlagende Herzkammer", berichtet Co-Autor Adam Feinberg. "Indem wir Daten von Magnetresonanztomografien eines echten menschlichen Herzens genommen haben, konnten wir die patientenspezifische anatomische Struktur akkurat reproduzieren."

Die Herzkammer wurde aus Kollagen und einer Lösung aus Herzmuskelstammzellen gedruckt und später in einer Nährlösung kultiviert. "Nach vier Tagen begannen die Ventrikel sichtbar zu kontrahieren und nach sieben Tagen schlugen sie synchron", so Co-Autor Andrew Lee. Die Herzkammer wies Kontraktionen auf und zog sich beim Pumpen zusammen und auseinander.

Mit der Herz aus dem 3D-Drucker machen die Forscher nur den Anfang: "Wir haben nun die Möglichkeit, Konstrukte zu erzeugen, die die strukturellen, mechanischen und biologischen Eigenschaften natürlicher Gewebe rekapitulieren." Damit ein solches Herz aber auch funktionsfähig ist, werden noch Jahre benötigt.

So sieht übrigens das Mini-Herz aus dem 3D-Drucker aus. Wird der Mensch zu Maschine? Das steckt hinter dem Begriff Transhumanismus.

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