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Ein neuer Durchbruch im 3D-Bioprinting, der Geburt des ersten 3D-gedruckten Herzens

Jul 20, 2019

Kürzlich haben Forscher an der Universität von Tel Aviv in Israel menschliches Gewebe verwendet, um das weltweit erste 3D-gedruckte Herz herzustellen. Patienten mit fortgeschrittener Herzinsuffizienz, die ihr Herz „ändern“ müssen, um ihr Leben fortzusetzen, haben neue Hoffnung.

human heart

Seit der ersten erfolgreichen Nieren- und Herztransplantation in den 1960er Jahren hat sich die klinische Technologie der Organtransplantation von Tag zu Tag verbessert, und die Erfolgsrate der Operation hat zugenommen. In vielen Ländern ist die Zahl der Organkellner und -spender jedoch sehr unterschiedlich. Auch wenn Sie das Glück haben, auf das richtige Organ zu warten und erfolgreich zu transplantieren, ist die postoperative Abstoßung eine Gefahr für das Leben des Patienten. Im Laufe der Jahre ist die vollständige "Replikation" von Organen zum Traum der Ärzteschaft geworden.


Der weltweit erste Biodrucker verwendete im Jahr 2010 kultivierte menschliche Zellen, um die ersten Blutgefäße zu erzeugen, und ermöglichte den 3D-Druck menschlicher Organe. 2013 fertigte ein Kardiologe das erste 3D-gedruckte „Herz“ an, das nicht nur wie das Herz des Patienten aussieht, sondern auch schlägt. Dieses "Herz" aus Kunststoff kann jedoch nur zum Studium von chirurgischen Eingriffen verwendet werden. Es ist vielmehr nur ein "Herzmodell".

3D printing heart

Das neu gedruckte 3D-Herz hat nicht nur Zellen, Ventrikel und Atrium, sondern auch sich kreuzende Blutgefäße. Die bei diesem Druck verwendete "Tinte" stammt aus dem Fettgewebe, das dem Patienten entnommen wurde. Unter diesen werden die isolierten Zellen zu bearbeiteten pluripotenten Stammzellen und differenzieren sich dann in Kardiomyozyten, die das Herz des Herzens bilden, und Endothelzellen, die die Blutgefäße bilden. Die isolierte nichtzelluläre Komponente wird in ein „personalisiertes Gel“ umgewandelt, das als „Zement“ fungiert, das das Haus baut, den Ort der Zelle festlegt und als extrazelluläre Matrix fungiert, um das Wachstum dieser „kleinen Steine“ zu fördern. Stellen Sie eine Verbindung her und ordnen Sie sich schließlich in ein funktionierendes Organ um. Da das gedruckte "Rohmaterial" vom Patienten selbst stammt, besteht kein Grund zur Sorge über das Auftreten einer Ablehnung.


Dieses 3D-Herz hat derzeit jedoch nur eine Kontraktionsfunktion, und die Forscher müssen die Kultur weiterentwickeln, indem sie den Herzzellen "beibringen", zusammenzuarbeiten, um die Pumpfunktion zu erreichen, und anschließend Tiertransplantationsexperimente durchführen. Der Abstand wird wirklich auf menschliche Herztransplantationen angewendet, und es muss mehr Arbeit geleistet werden. Neben Kardiomyozyten und Blutgefäßen umfasst das Herz auch Fibroblasten, Nervenzellen, Fett usw. Es bleibt noch zu untersuchen, wie die Wachstumsumgebung verschiedener Zelltypen in Einklang gebracht werden kann. Aufgrund der begrenzten Auflösung der Herzscantechnologie und der Drucker ist es derzeit nicht möglich, alle Blutgefäße im Herzen auszudrucken.


Die Organtransplantation umfasst nicht nur das Herz, sondern auch die Leber und die Nieren. Die Forscher versuchten, im Organdruck "die härtesten Knochen zu zertrümmern".


Von den in der präoperativen Analyse verwendeten medizinischen Modellen bis zu den im menschlichen Körper implantierten Knochen aus Titanlegierung, von der einfachen Organisation bis hin zu funktionell komplexen Organen, setzen die Forscher immer wieder neue Durchbrüche auf dem Gebiet des Bioprints und eröffnen den Patienten neue Hoffnungen.