Was ein wenig aussieht wie eine Pupille, ist ein Querschnitt durch ein Blutgefäße der besonderen Art: Dieses mehrschichtige Gebilde wurde mittels 3D-Druck aus lebenden Zellen und einer Gelmatrix erzeugt.
Der 3D-Druck hat viele Bereiche der Technik revolutioniert, aber auch in der Biomedizin gewinnt er mehr und mehr an Bedeutung. Denn mit diesen Verfahren lassen sich passgenaue Implantate, Gerüststrukturen für im Labor gezüchtete Organe und weitere nützliche Hilfsmittel drucken. Dank des Bioprintings ist es inzwischen sogar möglich, lebende Zellen und Gewebe zu drucken. Als “Tinte” dienen dabei meist Hydrogele, in die lebende Stammzellen in der gewünschten Struktur hineingespritzt werden.
Bisher stehen die Bioprinting-Verfahren jedoch noch am Anfang und vor allem komplexere oder hohle biologische Gewebestrukturen waren bisher schwer herzustellen. Ein Team um Marc Falandt vom Regenerative Medicine Center Utrecht hat nun jedoch zwei Bioprinting-Verfahren kombiniert und so optimiert, dass sich damit auch solche Gewebe und Strukturen erzeugen lassen. Ausgangspunkt dafür ist das sogenannte volumetrische Bioprinting, bei der ein Hydrogel durch feine Laserstrahlen nur an den gewünschten Stellen gehärtet wird, der Rest wird weggespült. Dadurch entstehen feinste Gerüststrukturen.
Das Team um Falandt hat dieses Verfahren so optimiert, dass man damit gelatinbasierte, noch nachträglich mit Molekülen und Zellen versetzbare hohle Gerüste erzeugen kann. Dafür drucken die Forscher mithilfe des Schmelzelektrodrucks zunächst eine Schablone der benötigten Blutgefäße aus Kunststoff – sie dienen als Platzhalter für den späteren Hohlraum der Gefäße. Dieses Platzhaltergerüst wird anschließend in dem photoaktiven Hydrogel versenkt. Dann wird das Gel mittels Laser im Umfeld der Schablonen stabilisiert, der Rest wird weggespült. Schließlich können gezielt Biomoleküle und Zellen in der Gelschicht innerhalb oder außerhalb der Schablonen platziert werden und dort zu Gewebe heranwachsen.
In dieser Aufnahme ist ein Querschnitt durch ein mit diesem Verfahren gezüchtetes Blutgefäß zu sehen. Es besteht aus zwei Arten von Stammzellen, die so auf dem Gerüst platziert wurden, dass sie zu einem gefäßähnlichen Gebilde aus mehreren Schichten heranwuchsen. Die Fluoreszenz-Färbung zeigt die verschiedenen Zelltypen an. Noch sind diese Zellen nicht ausdifferenziert und es sind auch noch nicht alle Schichten eines fertigen Blutgefäßes vorhanden. Das wollen Falandt und sein Team nun in ihren nächsten Versuchen angehen.
