Wie 3D-Druck Neuen Knochen Schaffen Kann

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Eine neue 3d-druckmethode zum reparieren oder ersetzen von knochen wird auf der summer science exhibition der royal society vorgestellt.

Beschädigte Knochen könnten mit einer neuen Technik repariert werden, bei der ein Gewebe mit lebenden Stammzellen in 3D gedruckt wird.

Wenn ein Kind beispielsweise einen Kieferknochendefekt hatte, könnten Sie ein Bild von dem Defekt machen, ihn in einen Computer einspeisen und einen Ersatz ausdrucken, um den Defekt mithilfe der eigenen Zellen des Patienten genau zu füllen, sagte Kevin Shakeshaff, Apotheker an der Universität von Nottingham in England.

"Die Gewebe unseres Körpers sind auf der Ebene einzelner Zellen strukturiert", sagte Shakeshaff. "Mit dem 3D-Druck können wir Zellen an genauen Stellen positionieren."

Die Technologie, mit der Wissenschaftler ein maßgeschneidertes Körperteil erstellen können, wird diese Woche in London auf der jährlichen Summer Science Exhibition der Royal Society gezeigt. [7 kühle Anwendungen des 3D-Drucks in der Medizin]

Um den Knochenersatz herzustellen, erstellt der 3D-Bioprinter ein Gerüst in Knochenform und überzieht es mit adulten menschlichen Stammzellen, die sich in viele verschiedene Gewebetypen entwickeln können.

Die "Tinte" des Druckers besteht aus einem Polymer namens Polymilchsäure und einer gelartigen Substanz namens Alginat. Die Polymilchsäure sorgt für die harte mechanische Festigkeit des Knochens, während das Alginat als Polsterungsmaterial für die Zellen wirkt.

Das Druckerzeugnis kann in den Körper implantiert werden, wo das Gerüst abgebaut wird und innerhalb von etwa drei Monaten durch neuen Knochen ersetzt wird.

"Der erste Vorteil ist, dass Sie etwas in der genauen Form des Defekts erhalten, den Sie ersetzen möchten", sagte Shakeshaff. "Noch subtiler haben Sie die Möglichkeit, die Position der Zellen innerhalb des Gerüsts zu organisieren", sagte er und fügte hinzu, dass dies zu einer besseren Blutgefäßbildung und letztendlich zu einer besseren Knochenbildung führt.

Zuvor entwickelten Shakeshaff und seine Kollegen eine Methode, um den Knochen durch Injektion eines Materials zu ersetzen, das sich im Körper verfestigt, ohne die Zellen zu schädigen. Chirurgen können dies als schnelle Lösung zum Ausfüllen einer Verletzung verwenden. Die neue 3D-Drucktechnik bietet jedoch möglicherweise eine bessere Lösung.

Auf der Ausstellung zeigt das Team auch eine Technik zur Manipulation von Stammzellen mit "Laserpinzetten". Bei dieser Technik werden zwei Laserstrahlen gekreuzt, wodurch eine Anziehungskraft entsteht. Die Laser können dann Zellen aufnehmen und mit beispielloser Präzision bewegen. Durch die Manipulation von Zellen hoffen die Forscher, die genauen Zellbewegungen in sich entwickelnden menschlichen Embryonen zu verstehen.

Letztendlich können diese Techniken den Wissenschaftlern dabei helfen, einen voll funktionsfähigen Ersatz für Knochen oder Organe aufzubauen. Das 3D-Druckverfahren könnte innerhalb eines Jahrzehnts klinisch verfügbar sein, sagte Shakeshaff, und dieselbe Technik könnte auch angewendet werden, um komplexere Gewebe wie die Leber oder das Herz zu reparieren.

Die Ausstellungsbesucher können die neuen Techniken selbst ausprobieren: Zellen mit der Laserpinzette aufnehmen, Biomaterialien in Strukturen wie Venen oder Arterien formen und 3D-Gerüste wie Schädel und andere Knochen drucken.

Die Royal Society veranstaltet jedes Jahr die Summer Science Exhibition, um fortschrittliche wissenschaftliche und technische Forschung aus dem gesamten Vereinigten Königreich auszustellen.

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Videoergänzungsan: Printing a human kidney | Anthony Atala.




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