Inhalt
- Was ist 3D-Druck?
- Anwendungen dieser Technologie
- Was ist ein Bioprinter?
- Wie sich das Bioprinting entwickelt hat
- Professor Makoto Nakamuras Drucker
- Der Organovo NovaGen MMX Bio-Drucker
- Wake Forest Institute für Regenerative Medizin
- Universität von Pennsylvania: Zuckergitter
- Der Einfluss von 3D-Bioprintern auf unsere Zukunft
Margaret ist eine pensionierte Software-Designerin / Entwicklerin, die ihre Zeit mit Reisen, Schreiben und freiberuflichem Webdesign und -entwicklung verbringt.
Was ist 3D-Druck?
Der 3D-Druck ist ein Prozess, bei dem feste Objekte erstellt werden, indem ein dreidimensionales Modell des Objekts in einen 3D-Drucker eingespeist wird. Der Drucker erstellt dann das Objekt, indem er zahlreiche sehr feine Materialschichten erzeugt, bis das gewünschte Objekt vollständig geformt ist. Dies ähnelt der Art und Weise, wie ein Nadeldrucker ein Bild auf einer Seite erzeugt.
Anwendungen dieser Technologie
Das 3D-Druckverfahren gibt es seit Mitte der 1980er Jahre, aber in letzter Zeit hat das Interesse an diesen Druckern für die Herstellung und den Heimgebrauch stark zugenommen. Da die Preise für diese Maschinen sinken, steigt die Anzahl der Objekte, die erstellt werden können. Alles, von Schuhen, Brillen, Schmuck und Spielzeug bis hin zu Waffen und Luft- und Raumfahrtteilen, kann mit einem 3D-Drucker hergestellt werden. Der weltweite 3D-Druckmarkt wird voraussichtlich bis 2027 54,96 Mrd. USD erreichen.
Es gibt so viele aufregende Aspekte dieser Technologie, aber die revolutionärste und faszinierendste ist ihre Fähigkeit, lebende Gewebe und Organe für die Transplantation beim Menschen herzustellen. Beispielsweise wurde kürzlich eine Titankiefer von einem 3D-Drucker ausgedruckt und erfolgreich in eine 83-jährige Frau eingeführt. Dies wird als Bioprinting bezeichnet.
Was ist ein Bioprinter?
Ein Bioprinter ist ein 3D-Drucker, der lebende Zellen als Tinte verwendet und Schichten aus biologischem Material ablagert, um ein Objekt aufzubauen. Diese Technologie wird von vielen Forschern intensiv verfolgt, in der Hoffnung, dass schließlich ganze Organe geschaffen werden, die für die Transplantation beim Menschen verwendet werden können. Das Schöne an einer solchen Technologie ist, dass diese Organe aus den eigenen Zellen eines Patienten hergestellt werden und ihr Körper das neue Organ ohne den Abstoßungsfaktor akzeptiert.
Wie sich das Bioprinting entwickelt hat
Seit seinen Anfängen Mitte der 2000er Jahre gab es auf diesem Gebiet viele Innovationen.
Professor Makoto Nakamuras Drucker
Ein früher Pionier, Professor Makoto Nakamura, entwickelte 2008 den ersten funktionierenden Bioprinter. Dieser Drucker kann Biotubing ähnlich einem Blutgefäß ausdrucken (siehe Video unten).
Der Organovo NovaGen MMX Bio-Drucker
Der erste kommerzielle Organdrucker, der NovaGen MMX, wurde 2009 von der in SanDiego ansässigen Firma Organovo hergestellt. Im Dezember 2012 gab Organovo eine Partnerschaft mit Autodesk, Inc., einem führenden Anbieter von Engineering-Software, bekannt, um die erste 3D-Design-Software für ihren Bioprinter zu entwickeln.
Mit zwei Druckköpfen legt der NovaGen MMX-Drucker ein Gerüst aus Biopapier aus Kollagen, Gelatine oder anderen Hydrogelen mit einem Druckkopf ab und der andere legt Tinte aus menschlichen Zellen in das Gerüst. Schicht für Schicht wird das endgültige Objekt in die richtige Form gebracht. Innerhalb weniger Tage verschmelzen die Zellen zu einem Stück Gewebe.
Bisher hat das Unternehmen Lungen-, Herzmuskel- und Blutgefäße geschaffen. Ihr Ziel ist es, volle Organe zu produzieren. Sie sagen voraus, dass die Niere die erste sein wird, die produziert wird. Es sieht vielleicht nicht genau wie eine menschliche Niere aus, aber es funktioniert als eine, die Abfallprodukte aus dem Blut reinigt.
Wake Forest Institute für Regenerative Medizin
Wake Forest-Wissenschaftler waren die ersten auf der Welt, die erfolgreich eine im Labor gewachsene Blase in einen Menschen transplantierten. Heute verwendet Wake Forest einen 3D-Bioprinter, um anspruchsvolle Prototypen von Organen zu konstruieren. Ziel ist es, funktionierende Nieren und andere feste Organe wie Herzen und Lebern sowie feste Organe wie die Gebärmutter herzustellen.
Sie entwickeln auch vor Ort ein „Drucken“ der Haut für schwere Wunden. Dies könnte verwendet werden, um die Wunden von Soldaten mit lebensbedrohlichen Verbrennungen zu reparieren. Unter Verwendung der Tintenstrahltechnologie würden Hautzellen in eine Druckpatrone gegeben und direkt auf die Stelle der Wunde gedruckt. Sehen Sie sich das Video unten an, während Regisseur Anthony Atala ihre erstaunliche Technologie demonstriert.
Im Februar 2016 gaben Forscher des Krankenhauses Wake Forest North Carolina bekannt, dass sie erfolgreich Ohr-, Knochen- und Muskelstrukturen in Tiere implantiert haben. Da die Strukturen zu funktionellem Gewebe reiften und neue Systeme von Blutgefäßen entwickelten, ist es sehr wahrscheinlich, dass sie in Menschen implantiert werden könnten. Doktor Atala glaubt, dass diese Technologie in Zukunft das Drucken von kundenspezifischen Organen jeder Größe und Form ermöglichen wird.
Universität von Pennsylvania: Zuckergitter
Die University of Pennsylvania gab kürzlich bekannt, dass es gelungen ist, ein Gefäßnetzwerk mithilfe eines speziell angefertigten 3D-Druckers herzustellen, der ein Zuckergitter druckt (wie süß es ist!). Nach dem Aushärten können diese Zuckergerüste von einem Biogel umgeben sein, das Zellen des gewünschten Organtyps enthält. Sobald sich der Zuckerkäfig auflöst, gibt es ein Netzwerk lebenden Gewebes, durch das Blut (oder Nährstoffe) fließen kann. Unter Verwendung dieser Technologie wurden Rattenleberzellen hergestellt und acht Tage lang funktionsfähig gehalten.
Der Einfluss von 3D-Bioprintern auf unsere Zukunft
Diese neue Technologie ist nicht so weit weg, wie Sie vielleicht denken. Gedruckte Arterien können bei Herztransplantationen in nur fünf Jahren verwendet werden. Komplexere Organe können in nur 10 Jahren möglich sein. Dies sind wunderbare Neuigkeiten für die vielen Menschen, die Organtransplantationen benötigen.
Diese erstaunlichen Fortschritte können jedoch viele gesellschaftliche Auswirkungen haben. Werden die Kosten so unerschwinglich hoch sein, dass sich nur die sehr Reichen neue Organe leisten können, oder werden sie für jedermann frei verfügbar sein? Werden wir einen enormen Sprung in der Lebensverlängerung sehen? Wenn ja, wird der Planet schrecklich übervölkert sein? Wird die Fähigkeit, neue Organe zu bekommen, dazu führen, dass wir uns mehr um unsere Gesundheit kümmern? Nur die Zeit kann es verraten.
Dieser Artikel ist genau und nach bestem Wissen des Autors. Der Inhalt dient nur zu Informations- oder Unterhaltungszwecken und ersetzt nicht die persönliche Beratung oder professionelle Beratung in geschäftlichen, finanziellen, rechtlichen oder technischen Angelegenheiten.
