3D-Bioprinting ist eine hochmoderne Fertigungsplattform, mit der Gewebe aus Zellen und letztlich lebenswichtige Organe gedruckt werden können. Dies könnte neue Möglichkeiten in der Medizin eröffnen und Patienten, die einen Organersatz benötigen, direkt zugutekommen.
Anstatt auf einen geeigneten Spender zu warten oder eine Abstoßung des transplantierten Organs zu riskieren, erhalten Patienten ein speziell angefertigtes Organ als Ersatz für ein defektes. Trotz der Fortschritte im 3D-Biodruck der letzten 20 Jahre mangelt es jedoch noch immer an signifikanten Fortschritten bei der Herstellung komplexer dreidimensionaler biomimetischer Gewebekonstrukte.
Forscher der Singapore University of Technology and Design (SUTD), der Nanyang Technological University (NTU) und der Asia University sind der Ansicht, dass insbesondere Gewebekulturtechnologien beschleunigt werden müssen, um den Engpass bei der Reifung biogedruckter multizellulärer 3D-Gewebekonstrukte zu funktionellem Gewebe zu beheben. Ihre Forschungsarbeit mit dem Titel „Print me an organ! Why haven't we shown up yet?“ wurde in Advances in Polymer Science veröffentlicht.
In dieser Arbeit geben die Forscher zudem einen detaillierten Überblick über aktuelle Verbesserungen und analysieren Bioprinting-Technologien. Auch die Fortschritte in der Biotintenentwicklung, die Implementierung neuer Bioprinting- und Gewebereifungsstrategien werden analysiert. Besonderes Augenmerk wird auch auf die Rolle der Polymerwissenschaft und ihre Ergänzung zum 3D-Bioprinting gelegt, um einige der größten Hürden im Bereich des Organdrucks zu überwinden, beispielsweise die Ermöglichung biomimetischer, angiogenerischer und dreidimensionaler anatomischer biologischer Strukturen (wie die folgenden Bilder zeigen).
Der Einsatz ergänzender Strategien, wie beispielsweise dynamischer Co-Kultur-Perfusionssysteme, gilt als unerlässlich, um die Reifung und den Aufbau biogedruckter Gewebekonstrukte sicherzustellen. Obwohl es mittlerweile möglich ist, Gewebe oder Organe in menschlicher Größe herzustellen, die zu vaskularisiertem und teilweise funktionsfähigem Gewebe heranreifen können, hinkt die Industrie beim Bioprinting menschenspezifischer Gewebe oder Organe aufgrund der Komplexität der gewebespezifischen extrazellulären Matrix (ECM) und des Gewebereifungsprozesses noch hinterher. Es fehlen geeignete Co-Kulturmedien zur Unterstützung mehrerer Zelltypen und es ist eine weitere Gewebekonditionierung vor der Transplantation erforderlich.
„Obwohl sich der 3D-Biodruck noch in der Anfangsphase befindet, deuten die bemerkenswerten Fortschritte der letzten Jahre darauf hin, dass im Labor funktionelle Organe möglich sind. Um die Grenzen der Medizin zu erweitern, müssen wir jedoch die technischen Herausforderungen der Gewebeherstellung bewältigen. Spezifische Biotinten optimieren den Gewebereifungsprozess nicht. Dies wird letztendlich enorme Auswirkungen auf das Leben der Patienten haben, von denen viele auf die Zukunft des 3D-Biodrucks angewiesen sein könnten“, sagte Professor Chua Chee Kai, Hauptautor der Studie.
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