Eine Forschergruppe um Anthony Atala am Wake Forest Baptist Medical Center in Winston-Salem stellte mit einem neu entwickelten 3-D-Biodrucker verschiedene stabile Gewebestrukturen in menschlichen Dimensionen her. So gelang es, große Strukturen wie beispielsweise ein menschliches Ohr buchstäblich auszudrucken und über einen längeren Zeitraum zu kultivieren. Außerdem transplantierten sie diese Gewebe in kleinerem Maßstab erfolgreich in Nager. Nach der Transplantation wuchsen nicht nur die für die jeweilige Gewebestruktur charakteristischen Zellen – am Beispiel des Ohrs Knorpelzellen –, sondern es wanderten sogar Blutgefäße ein.

Bisherige Versuche, funktionsfähige Gewebe mit Biodruckern herzustellen und zu transplantieren, scheiterten an zwei grundlegenden Problemen: Die gedruckten Körperstrukturen waren zu instabil, und es bildeten sich keine Blutgefäße aus, was eine Versorgung mit Nährstoffen unmöglich machte.

Die Forscher lösten das Problem der Instabilität, indem sie nicht – wie bisher üblich – erst die Struktur des jeweiligen Körperteils druckten und diese dann mit Zellen umspülten, sondern Struktur und Zellen gemeinsam ausdruckten. Das Struktur gebende Gerüst bestand aus einem netzartigen, biologisch abbaubaren Polymer und bot die nötige Stabilität, bis das Gewebe eigenständig wuchs. Das netzartige, löchrige Gerüst ermöglichte die Versorgung der Strukturen mit Sauerstoff und Nährstoffen, bis vom umliegenden Körpergewebe neue Blutgefäße ins Transplantat eingewachsen waren. Die Zellen wurden dabei in einer gelartigen Substanz wie in einer Art Zelltinte auf die Körperstrukturen gedruckt. Dieses spezielle Gel enthielt neben Nährstoffen viele Bestandteile, die auch in unserem Bindegewebe vorkommen und dort für Stabilität sorgen, wie beispielsweise Hyaluronsäure. Dadurch wurden die Zellen zum einen räumlich zusammengehalten, zum anderen sorgte der nährstoffreiche Mix für eine höhere Überlebensrate der Zellen.

Die Forscher demonstrierten bereits eine mögliche klinische Anwendung ihres neuen Biodruckers. Anhand klinischer Aufnahmen von Patienten können am Computer passgenaue 3-D-Modelle des fehlenden Körperteils angefertigt und im Anschluss direkt mit dem Biodrucker gedruckt werden. Anthony Atala und Kollegen hoffen nun, nach weiteren Langzeitstudien in Nagern ihren neuen Biodrucker im klinischen Alltag einsetzen zu können. Der Wunsch ist, aus körpereigenen Zellen der Patienten passgenaue Körperteile herzustellen.