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Tintenstrahler druckt Blutgefäss-Vorläufer
Archiv | 21.01.2012 | Die künstliche Züchtung lebender Gewebe - meist als "Tissue Engineering" bezeichnet - gilt als ein Hoffnungsträger der Medizin, etwa für den Ersatz beschädigter Zellen oder für die Medikamentenforschung. Einen Schritt in Richtung einer künftigen Realisierung ist Forschern vom Ecole Polytechnique Federale de Lausanne (EPFL) gelungen. Wie sie in der Zeitschrift "Advanced Materials" berichten, konnten sie biologischen Materialien mittels einer speziellen Tintenstrahl-Drucktechnik eine 3D-Struktur verleihen, die jener von kapillaren Blutgefäßen entspricht.
"Werden nach einem Unfall oder einer Erkrankung Organe oder andere
Teile des menschlichen Körpers ersetzt, braucht man hohle Strukturen, durch die
man Flüssigkeiten wie etwa Blut, Nährstoffe und Proteine pumpen und
Abfallstoffe wieder abtransportieren kann. Diese Strukturen können durch
spezielle Tintenstrahltechnik künstlich erzeugt werden", erklärt Jürgen
Brugger, Leiter des EPFL-Labors für Microsysteme.
Tinte steuert Zellverhalten
Damit sie ein Gewebe bilden, brauchen Zellen Signale, die ihr erforderliches
Verhalten wie etwa Proliferation, Migration, Differenzierung oder
programmierten Zelltod anregen. Bei natürlichen Zellen stammen diese Signale
von Molekülen der Extrazellularmatrix (ECM). Nach einer grundlegenden
Untersuchung dieser Matrix und deren Kommunikation mit den Zellen konnten die
Forscher diese nachbauen - in Form eines Gels, das als "biologische
Tinte" dient.
Dieses Gel kann durch Tintenstrahl-Drucktechnik zur Herstellung
feingliedriger Kanäle aus Biomaterial verwendet werden. Ein Drucker sendet
Tropfen davon auf ein mit Kalzium durchtränktes Substrat. Dieses geliert beim
Auftreffen rasch und bildet eine dreidimensionale Form. Wie das Ergebnis
aussieht, hängt von der jeweiligen Programmierung ab. Die Lausanner Forscher
nahmen als Vorgabe ein kapillares Blutgefäß.
Tropfen bilden 3D-Struktur
Für einige der bisherigen Probleme fand sich nun eine Lösung. Brugger
vergleicht das Verfahren mit einer Kerze, deren Wachs auf einen Tisch tropft.
"Treffen Tropfen zeitlich und räumlich unmittelbar hintereinander auf,
verschmelzen sie miteinander und die 3D-Struktur geht verloren. Damit diese
bestehen bleibt, muss zwischen den Tropfen zunächst eine Lücke bleiben, die
erst Sekunden später nach der Gelierung aufgefüllt wird."
Dass die Technik funktioniert, beweist die Produktion einer Röhre aus
weichem Biomaterial, durch die bereits Flüssigkeiten geschleust wurden. Sobald
das Tissue Engineering auch in anderen Bereichen weiter fortgeschritten ist,
könnten derartige Röhrchen ein Gerüst bilden, um das lebende Zellen ansiedelt
werden, erklärt der Experte. "Alles weitere bleibt dann dem natürlichen
Wachstum überlassen, bis man das künstlich geschaffene Material abbauen
kann." (pte)
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