Stellt euch vor, Ihr oder einer euren Lieben wird krank und es wird ein neues Organ benötigt und Ihr wollt oder könnt nicht die lange Wartezeit auf der Spender-Liste verbringen.
Wie wäre es, wenn Ihr nicht warten müsstet? – Die Ärzte drucken auf Wunsch, mit etwas “Tinte” 3D-Ersatzorgane. Was sich zunächst wie eine Folge bei Grey’s Anatomy anhört, ist schon längst mehr Science als Science-Fiction.
Wenn Ihr glaubt, das 3D-Druckverfahren gäbe es erst seit neuestem, irrt Ihr euch. Tatsächlich gibt es erste Versuche zum 3D-Druck bereits seit den 80-er Jahren. Was damals mit Experimenten begann, wird in der heutigen Zeit in den verschiedensten Bereichen eingesetzt. Vorwiegend wird Sie als die Zukunft der Medizin bezeichnet. Aber wissen wir wirklich was genau das ist und in welcher Relation es mit dem 3D-Druck steht? – und die wichtigste Frage: Welchen Mehrwert bringt uns eben diese Technik?
Das Druckverfahren ist längst so weit, dass ganze Häuser in wenigen Stunden gedruckt werden können. Aber sieht so unsere Zukunft aus? 3D-gedruckte Menschen wohnen in 3D-gedruckten Häusern und essen 3D-gedrucktes Essen? Wahrscheinlich nicht ganz so, doch trotz alledem ist der Drucker genauso in der Medizin angekommen – ob Herzklappen, Kiefergelenke, Knorpel- und Knochenelemente, Hautflächen oder selbst ganze Ersatz-Organe sollen in naher Zukunft, bzw. entstehen bereits auf Knopfdruck.
3D-Biodruck – Wie der Mensch seine Organe druckt
Das größte Wachstum in den letzten Jahren wies der 3D-Biodruck (vom englischen “Bioprinting”) auf, welches als einer der Entwicklungen des 3D-Drucks definiert ist.
Bei einem 3D-Biodrucker handelt es sich um einen 3D-Drucker, das mit organischen Substanzen arbeitet. Dieses Verfahren gestattet das Drucken von menschlichem oder tierischem Gewebe (z.B. Haut oder Zellen). Durch die Gewinnung von Stammzellen sollen Biodrucker die Erzeugung von Organen realisieren.
Beim Biodrucker gibt es gegenwärtig zwei gängige Methoden, die zur Herstellung von künstlichem Gewebe eingesetzt werden. Zum einen das “Laser-Prinzip” und zum anderen das “Tintenstrahl-Prinzip”. Bei dem ersten Prinzip wird, wie der Name bereits verrät, mit einem Laserstrahl und mit Zellen angereicherten Gel gearbeitet. Wohingegen beim zweiten Prinzip mit 2 Düsen, gefüllt mit jeweils Hydrogel und lebende Zellen (z.B. Körperzellen oder Vorläuferzellen).
Hoffnungsvolle Zukunft
Mit Hilfe der Einführung des 3D-Druckverfahren in der Medizin ist es jetzt schon in der Gegenwart möglich, Objekte schnell und kostengünstig zu produzieren – vor allem stellt dies für die ärmere Bevölkerungsschicht oder gar für Entwicklungsländer eine Möglichkeit dar, betroffenen Menschen schneller und günstiger, als bisher, Prothesen zur Verfügung zu stellen.
Zudem gibt es in dieser Branche zahlreiche Unternehmen, Labore und Universitäten auf dem gesamten Globus, die in dieser Branche arbeiten. Einen bedeutenden Meilenstein auf diesem Gebiet erzielte 2017 die Technischen Hochschule Zürich (kurz ETH Zürich). Den Forschern gelang es erstmals, ein voll funktionsfähiges Herz aus Silikon im 3D-Drucker nachzubilden. Zwar funktioniert das Kunstherz und bewegt sich ähnlich wie ein echtes, jedoch hält es nur rund 3000 Schläge durch (Laufdauer ca. 30-45 Minuten), bis das Gewebe reißt.
Sobald es den Forschern gelingt (die guter Hoffnung sind) die Biotinte für dieses Organ zu optimieren, kann dies die Rettung für weltweit Millionen von Menschen bedeuten. Denn durch Mangel an Spenderorgane (besonders bei Herzen) sind die Wartezeiten enorm lang für viele Patienten.
Angesichts der Tatsache, dass wir bereits lebendes Gewebe drucken können, hat dies auch das Interesse der Kosmetikindustrie geweckt. Denn auch Tierversuche könnten dank der neuen Technologie schon bald der Vergangenheit angehören. In diesem Sinne arbeitet bereits der französische Konzern “L’Oréal” mit dem Biotech Unternehmen “Organovo” zusammen, um gemeinsam eine Technik zu entwickeln, mit dessen Hilfe sich menschliche Haut künstlich reproduzieren lässt.
Die Schwierigkeiten & die große Herausforderung
Forscher räumen ein, wir sind noch lange nicht so weit, bis ein voll funktionsfähiges Organ einem bspw. Herzkranken-Patienten transplantiert werden kann. Zu dieser Thematik äußerte sich James Yoo, Leiter der Bioprinting-Gruppe.
Die großen Probleme dabei macht jedoch nicht die Drucktechnik, sondern die Biologie selbst, so der Wissenschaftler – denn bei der Züchtung und Vermehrung der Millionen Zellen vergehen schon mal mehrere Wochen, die eben für den Aufbau eines Gewebes oder Organs benötigt werden. Darüber hinaus müssen zu diesem Zweck die richtigen Zelltypen am rechten Ort auf den Zehntelmillimeter platziert werden. Die größte Herausforderung dabei ist es jedoch, die Zellen auch noch dazu zu bringen, wie beim natürlichen Vorbild ein lebendiges Netzwerk zu bilden. Welches zusammenwächst und die vielen verschiedenen Aufgaben in einem Organ übernehmen kann.
Resümee
Selbstverständlich hat jedes einzelne 3D-Druckverfahren seine eigenen Eigenschaften und ist nicht ganz so einfach in der Realisierung, wie in einer Science-Fiction. Aber dennoch lässt sich abschließend feststellen, dass der 3D-Druck sich bereits jetzt, obwohl diese Technologie nicht in jedem Bereich voll ausgereift ist, als ein großer Gewinn für die Medizin erwiesen hat.
Somit liegt der Vorteil des vorgestellten 3D-Drucks innerhalb der Medizin im Zusammenhang mit Tech for Good auf der Hand. Besonders weil Sie, wie bereits erwähnt, eine große Hilfe für Millionen von Menschen auf der gesamten Welt ist. Sie wird auch noch in Zukunft dafür sorgen, das Leben betroffener Patienten zu bessern und zu retten.