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Herz-Bypass aus dem Bioprinter: Kieler Forscher drucken Blutgefäße

© CC0 / Raman Oza / PixabayMenschliches Herz (Symbolbild)
Menschliches Herz (Symbolbild) - SNA, 1920, 26.04.2021
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Bei Herzkranzerkrankungen müssen verstopfte Gefäße oft mit Bypässen überwunden werden. Hierzu werden gern Gefäße des Betroffenen aus anderen Körperteilen transplantiert. Solche gesunden Gefäße sind aber bei einigen Patienten nicht verfügbar. Mit einem neuen 3D-Drucker aus Kiel könnte das Problem gelöst werden.
Bei Erkrankungen der Herzkranzgefäße können Herzmuskelzellen nicht ausreichend mit Sauerstoff versorgt werden. Sterben die Zellen ab, drohen Herzinfarkt und Herzschwäche. Kann eine verengte Stelle nicht wieder geweitet werden, wird ein Stent oder ein sogenannter Bypass eingesetzt. Bei letzterem wird ein Gefäß des Patienten aus einem anderen Körperteil gewonnen und so gelegt, dass der Blutstrom an der verengten Stelle vorbeifließt und das Blut wieder die unterversorgten Muskelzellen erreicht.
Solche Eingriffe sind in Deutschland Routine. Zahlen der Deutschen Herzstiftung zufolge werden hierzulande etwa 45000 Bypässe jährlich gelegt. Allerdings stellen sie bei rund einem Fünftel der Patienten ein Problem dar, da diese etwa infolge von Krampfadern über keine geeigneten Gefäße für den Bypass verfügen. Zudem gilt für Bypässe aus Kunststoff, von denen etwa die Hälfte nach etwa zehn Jahren wieder verstopft ist und einen erneuten Eingriff erforderlich machen.
Forscher des Kieler Universitätsklinikums Schleswig-Holstein (UKSH) haben einen wichtigen Schritt auf dem Weg zur Lösung dieses Problems gemacht: Sie haben feine Blutgefäße aus echten Zellen hergestellt. Hierfür hat ein Team aus Medizinern, Biologen und Ingenieuren um den Gefäßchirurgen Rouven Berndt einen speziellen 3D-Drucker entwickelt. „Der von uns entworfene Druckkopf kann einen Schlauch aus körpereigenen lebenden Endothel- und Muskelzellen drucken“, erläutert der Gefäßchirurg und Leiter des Projektes. Zum Hintergrund: Endothelzellen bilden die Innenseite der Gefäße und die Muskelzellen um die Endothelzellen sorgen dafür, dass sich die Blutgefäße verengen oder weiten.
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Erste Gefäße sind bereits gedruckt worden und sollen sich in Laborexperimenten bereits bewährt haben. Die ersten Ergebnisse sollen bald publiziert werden. In weiteren Versuchen soll nun geprüft werden, ob sich die Gefäße in das bestehende Gefäßsystem einfügen oder es zur Abstoßung kommt. Auf lange Sicht wollen die Forscher auch Gefäße produzieren, die von einem Spender auf mehrere Empfänger übertragen werden können. Dazu müssen allerdings die Spenderzellen genetisch verändert werden, damit der Körper des Empfängers sie nicht als fremd erkennt und die Gefäße nicht abstößt. Indessen soll ein nicht näher bezeichnetes Unternehmen aus der Luft- und Raumfahrt bereits mit der industriellen Produktion des Druckers beginnen.
Die Kieler Forscher sind nicht die ersten, die Blutgefäße gedruckt haben. Bereits 2010 wurden erste blutgefäßartige Strukturen gedruckt. 2019 druckten israelische Forscher dann sogar ein ganzes Miniaturherz – samt Gefäßen. Für Bypässe sollen aber häufig besonders lange Gefäße von 30 bis 40 Zentimetern erforderlich sein. Der Kieler Drucker soll genau das ermöglichen.
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