Kuhknorpel wird bereits mit 3D-Drucker hergestellt

Die Knorpelschicht zwischen den Gelenken nutzt sich mit zunehmendem Alter ab. Die Folge kann Arthrose sein, die sich nur schwer behandeln lässt. Auch Sport oder eine genetisch bedingte Anfälligkeit kommen als Ursache der Erkrankung infrage. Nun haben sich Wissenschaftler an der Pennsylvania State University damit beschäftigt, wie Sie das Leid Betroffener mindern können. Die Idee steht und klingt genial: In einigen Jahren soll mit 3D-Druckern menschlicher Knorpel ausgedruckt werden können, der die Knochen wieder geschmeidiger macht, wie "Technology Review" berichtet.

Bis zur Realisierung des Projekts dauert es aber noch. Bisher kann man Knorpel in einer Petrischale züchten. Dabei werden Zellen in ein Gerüst aus Polymerketten eingebracht. Der Nachteil: Da die Zellen eingesperrt sind, können sie nicht so untereinander kommunizieren, wie es in natürlichem Gewebe der Fall ist. Sie können nicht normal wachsen. Das Ergebnis ist mechanisch nicht ausreichend belastbarer Knorpel.

Mithilfe des 3D-Drucks soll der Prozess nun verbessert werden. Das Team rund um Wissenschaftler Ibrahim T. Ozbolat, Professor für Ingenieurwissenschaften und Mechanik, hat bereits gezeigt, dass das technische Prinzip bei tierischem Gewebe funktioniert. Die Forscher erzeugten künstlichen Kuhknorpel, indem sie zunächst Knorpelzellen in winzigen Röhrchen heranzogen, die dann als Tinte dienen. Dank einer Spezialdüse werden Reihen von Knorpelsträngen hintereinander angeordnet. Das so entstandene Gewebe landet dann in einer Nährlösung zum Aushärten. Auf diese Weise lassen sich laut Ozbolat beliebig lange Knorpelstränge erzeugen.

Ausgangsmaterial für menschlichen Knorpel noch unklar

Einige Fragen sind allerdings immer noch nicht geklärt – beispielsweise welches Ausgangsmaterial zur Bildung des menschlichen Knorpels verwendet werden soll. Eine Möglichkeit ist, Knorpelproben zu entnehmen. Damit kann dann der Zucht- und Druckvorgang eingeleitet werden. Oder aber man bedient sich der Stammzellen, die sich in Knorpelzellen ausdifferenzieren lassen.

Noch lässt sich nicht sagen, wann die Technik bereit ist für klinische Studien am Menschen. Ozbolat und sein Team wollen zunächst weiter mit dem Kuhknorpel experimentieren.

Weiterführende Links:

  • Der Plastikmüllberg wird immer größer – und 3D-Drucker haben einen großen Anteil an der Umweltbelastung. Auf dem Kongress des Chaos Computer Clubs in Hamburg forderte ein Experte daher neue Strategien zur Abfallreduzierung.
  • Mehr als reine Spielerei: Fischertechnik erweitert sein Baukastenprogramm um einen 3D-Drucker nach dem FDM-Prinzip.