3D Bio-Stift kann Knochen reparieren

3D Bio-Stift
3D Bio-Stift (Quelle: University of Wollongong)

Wissenschaftler an der australischen Universität von Wollogong in New South Wales haben einen 3D Bio-Stift entwickelt, der es ermöglicht, direkt in der Operation Knochenimplantate zu erzeugen. Das Verfahren nennt sich „additive biofabrication“. Hierbei werden lebende Zellen direkt auf die Knochenfraktur aufgetragen.

Das Verfahren ähnelt jener, die ein 3D Drucker verwendet. So trägt der behandelnde Arzt eine Biotinte Schicht für Schicht auf die verletzte Stelle auf. Ein UV-Licht, welches am 3D Bio-Stift angebracht ist, bringt die das Photopolymer zum Erstarren.

Designen mit lebenden Zellen

Das Photopolymer besteht aus Alginat, einem Algenextrakt, und beinhaltet das Zellmaterial. Eine zweite, äußere Schicht dient als Schutzschicht. Im Kopf des Bio-Stifts werden beide Schichten vermischt und anschließend auf den Knochen aufgetragen.

Nachdem die Zellen aufgetragen wurden und mit einem gering energetischen UV-Licht bestrahlt wurden, beginnen die Zellen zu arbeiten. Aus wenigen Zellen entstehen immer mehr, die schlussendlich zu einer Zellgemeinschaft zusammen wachsen, wie sie beispielsweise in einem funktionierenden Nerven-, Muskel- oder Knochengewebe zu finden ist.

Spezielle Wachstumsfaktoren oder Arzneimittel in der Tinte können dafür sorgen, dass das Nachwachsen und die Wiederherstellung des Knochens beschleunigt wird.

Weitere Forschungsschritte des 3D Bio-Stifts

Nun wurde der Prototyp an die Wissenschaftler des Melbourne St. Vincent Krankenhaus übergeben. Diese sollen in weiteren Forschungsschritten die lebende Zellen der eingesetzten Biotinte optimieren.

Der Direktor des Krankenhauses, Peter Choon, meint dazu: „Diese Art der Behandlung ist sehr gut dort einsetzbar, wo bei Verletzungen akut beschädigte Knochenpartien und Knorpel zu erwarten sind. Beispielsweise bei Sportverletzungen oder speziell im Motorsport. Das Forscherteam von Professor Wallace bringt die Forschung von Stammzellen und die der Polymerchemie unter einen Hut. Damit wird es möglich, Knochen und Gelenkdefekte in Echtzeit individuell zu reparieren.“

Im folgenden Video sieht man, wie die Biotinte auf einen Knochen aufgetragen wird. Hier kann man auch sehen, dass das UV-Licht für das Aushärten des Photopolymers sofort angeht, sobald man mit dem 3D Bio-Stift „zeichnet“.

Weitere Infos, wie das 3D Druckverfahren mit Photopolymere funktioniert, findet ihr hier.

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