03.11.2022

Entwicklung und Kommerzialisierung des 3D-Drucks in der Medizin

Derzeit warten in Polen etwa 1.780 Menschen auf eine Organtransplantation. Von diesen warten mindestens mehrere Dutzend auf ein dringendes Verfahren. Bis vor kurzem bestand die einzige Möglichkeit zur Verbesserung der Gesundheit dieser Bevölkerungsgruppe darin, Organe von einem potenziellen Spender zu erhalten. In den Medien wird jedoch zunehmend über Innovationen beim 3D-Organdruck berichtet. In welchem Entwicklungsstadium befindet sich der 3D-Druckmarkt in der Medizin, und wird der Organdruck in Zukunft ein unproblematischer Prozess sein? Oder werden die mit dieser Technik hergestellten Organe in den Regalen der Geschäfte zu finden sein?

Tissue Engineering - was ist das eigentlich?

Tissue Engineering ist ein Wissenschaftsbereich, der sich mit der Anwendung von medizinischem und ingenieurwissenschaftlichem Wissen beschäftigt
Materialien zur Herstellung von Ersatz für geschädigte Organe und Gewebe. Die ersten Bemühungen um
Die Reparatur von Defekten im Körper wurde bereits zur Zeit der alten Ägypter durchgeführt, die an das Leben der Menschen glaubten.
und waren sehr auf die Unversehrtheit des Körpers bedacht. Die archäologische Forschung hat bewiesen, dass schon damals
Prothesen, zum Beispiel. Der Begriff Tissue Engineering selbst wurde jedoch erst 1988 geprägt
Jahr auf einer Tagung der National Science Foundation. In den 1990er Jahren gab es eine Welle von
Forschung zur Entwicklung von Ersatz für fast jedes Organ und zahlreiche
Innovationen, die einen Meilenstein für den medizinischen 3D-Druckmarkt darstellten.

Druckverfahren

Um den Prozess des Bioprinting von Organen zu beginnen, führen Ärzte in der Regel zunächst eine Biopsie durch - die Entnahme eines Teils eines Organs oder
Entnahme eines kleinen Gewebestücks. So können die Zellen getrennt und außerhalb des Körpers kultiviert werden.
den menschlichen Körper. Die Zellentwicklung findet in einem speziellen sterilen Inkubator oder
Bioreaktor, der durch seine Bedingungen der Innentemperatur und Sauerstoffversorgung des menschlichen Körpers ähnelt.
Die Zellen werden dann mit dem Biotuch vermischt, dessen nicht-zellulärer Teil zu einem Produkt verarbeitet werden kann.
Labor. Die für das Druckverfahren verwendeten Biomaterialien müssen ungiftig, biologisch abbaubar und
biokompatibel sein, um eine negative Reaktion des Körpers zu vermeiden.

Im nächsten Schritt geben die Ärzte die Biotinte in die Druckkammer. So werden die Drucker programmiert
Sie enthalten Daten aus Röntgenbildern und Scans von Patienten. Dank dieser
ist es möglich, Gewebe mit personalisierten Eigenschaften herzustellen. Die Dauer des Druckvorgangs hängt ab von
hängt von vielen Faktoren ab, z. B. von der Art des zu druckenden Organs oder Gewebes. In der Regel dauert es jedoch von
ein paar bis mehrere Stunden.

Wenn die Organe dem Spender entnommen werden, müssen sie sofort in einen Bioreaktor gelegt werden,
denn sonst sterben die Zellen ab. Außerdem ist es notwendig, das Organ zu perfundieren durch
Versorgung mit einer Flüssigkeit (in der Regel Blut oder ein Blutersatzmittel). Im Falle des Organdrucks gibt es eine Reihe von Problemen
und Herausforderungen, damit das gedruckte Organ wie ein echtes menschliches Organ funktioniert
im Körper. Sobald das gedruckte Organ dem Patienten eingepflanzt ist, wird es sich mit der Zeit abbauen. Ein Teil der
Die Leute denken vielleicht, dass das Gewebe dann zusammenbricht. Nichts könnte weiter von der Wahrheit entfernt sein! Die Zellen spüren dann, dass
Die Brücke gibt nach und sie haben keinen festen Halt mehr. Sie bilden dann ihren eigenen Kleber und ihre eigene Brücke - wie eine
Sie tun dies in jedem menschlichen Organismus.

Wie weit sind wir im Bereich des Bioprinting fortgeschritten?

Trotz der Tatsache, dass sich das Tissue-Engineering in einem rasanten Tempo entwickelt, werden bis zum
Einführung zahlreicher innovativer Technologien, Implantation von voll funktionsfähigen gedruckten
Organen in den menschlichen Körper wäre eine echte Revolution in der Welt der Medizin, für die wir leider noch zu wenig Zeit haben.
wahrscheinlich mindestens ein paar Jahre warten. Doch wenn die Gesellschaft dieses Stadium erreicht hat,
Die Kommerzialisierung des Bioprinting sollte kein Problem sein.

Weltweit ist die Nachfrage nach Organtransplantationen enorm. Dies führt zu einem kontinuierlichen Anstieg der Zahl der
Innovation, Forschung und Organdruck. Diejenigen, die es schaffen, eine Transplantation zu erleben, müssen durch
für den Rest ihres Lebens spezielle immunsuppressive Medikamente einnehmen, um eine Abstoßung der Organe zu verhindern.
Im Falle des Druckens wäre die Situation ganz anders. Sie würde genug bieten
Transplantatgewebe, das aus den Zellen des Patienten gedruckt wird - das Risiko einer Abstoßung wird also
deutlich kleiner.

Polens Erfolg im 3D-Druck

Im März 2019 wurde in den Medien viel über den großen Erfolg der Polen berichtet, die es geschafft haben, eine
den ersten voll funktionsfähigen Prototyp einer Bauchspeicheldrüse. Das Team unter der Leitung von Michał Wszoła, M.D., Ph.
Sobald das Organ gedruckt war, begann er, es an Tieren zu testen. Die Ergebnisse waren sehr vielversprechend,
und das Material, aus dem die Bauchspeicheldrüse hergestellt wurde, erwies sich als völlig ungiftig. Das Organ war funktionsfähig, so dass es
Das Team bereitet sich auf die Durchführung weiterer Studien vor, die letztendlich die entwickelte
Technologie so weit entwickelt, dass weitere Studien am menschlichen Körper durchgeführt werden können.
Aufgrund einer Reihe von Schwierigkeiten und Druckanforderungen, wie der Erstellung eines
Bioreaktor geeignete, einem menschlichen Organismus ähnliche Bedingungen zu schaffen, ist das Thema 3D-Druck noch nicht abgeschlossen.
Zukunftsthema. Schaffung eines voll funktionsfähigen, implantationsbereiten Organs
in den menschlichen Körper ist problematisch und erfordert viel Forschung und Tests.

Ist das Drucken von Organen zu Hause in Zukunft möglich?

Alle biologischen Abdrücke müssen auf speziellen 3D-Biodruckern gedruckt werden. Obwohl solche
Drucker, den Sie selbst erstellen können (was nach Angaben von Forschern der Carnegie Mellon University eine
für nur 500 USD gebaut werden kann), muss es dennoch eine Reihe von Anforderungen und Normen erfüllen, da die
Für den Druck eines Organs werden lebende Zellen benötigt, die in geeigneten Räumen gehalten werden müssen.
Bedingungen, was nicht einfach zu erreichen ist.

Außerdem muss alles, was in den menschlichen Körper implantiert wird, auf zertifizierten
Geräte, die den medizinischen Normen entsprechen. Auch wenn wir den Bioprinter selbst bauen
- Es wird nicht zertifiziert sein, so dass das Bioprinting zu Hause nicht möglich sein wird. Hergestellt
das Material muss biokompatibel sein, da es sonst zu unerwünschten Wirkungen beim Menschen führen kann
Organismus, aber auch die Regulierung ist ein weiteres Hindernis.

Gehirn-Bioprint

Forscher der Universität Montreal, der Bundesuniversität von Santa Catarina und der Concordia-Universität
haben bekannt gegeben, dass es ihnen gelungen ist, lebende Gehirnzellen von Mäusen mithilfe der Bioprinting-Technologie zu drucken.
Die große Mehrheit der Neuronen war zwei Tage nach dem Druck noch am Leben.
Es wurden zahlreiche Studien durchgeführt, um die Kapazität der Zellen zu bestimmen, die wesentlich dazu beitragen können
für die Entwicklung dieses Marktes.

Doch trotz zahlreicher Fortschritte auf diesem Gebiet sind Zellersatz und Zelldruck noch nicht vollständig
eines funktionierenden Gehirns ist noch eine Frage der Zukunft. Wir brauchen zahlreiche Studien, Tests, Zeit
und finanzielle Unterstützung, damit das Bioprinting vermarktet werden kann.

Der Erfolg rückt näher

Tissue Engineering ist ein Bereich, in dem viele medizinische Probleme gelöst werden können. Trotz zahlreicher Innovationen
und Forschung, aber wir müssen noch darauf warten, dass sich dieser Markt entwickelt und dass die Organimplantation
die mit Hilfe eines Bioprinters hergestellt werden, sind inzwischen die Regel. Die gemeinsame Anstrengung von Ärzten und Wissenschaftlern ist zunehmend
zeigt vielversprechende Ergebnisse, und in den Medien ist von weiteren Erfolgen in der Transplantologie zu lesen
diese Technologie zu nutzen. Die Entwicklung in diesem Bereich ist äußerst wichtig und könnte
die Welt der Medizin zu revolutionieren und damit viele Leben zu retten.

Ewa Drwal

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