Fraunhofer-Institut für Naturwissenschaftlich-Technische Trendanalysen INTBioprinting – Unser Jungbrunnen der Zukunft?
In Deutschland ist die Warteliste für Spenderorgane lang. In 2015 warteten über 10.000 Menschen auf Spenderorgane, jedoch nur ca. 3300 konnten transplantiert werden. In anderen Industrienationen ist diese Diskrepanz noch viel größer. Ein künftiger Weg aus dieser Organknappheit, aber auch eine Alternative zu Tierversuchen, kann das Bioprinting sein.
Bioprinting ist ein gerade entstehendes Anwendungsfeld der additiven Fertigung (3D-Druck), das revolutionäre Anwendungen in allen Bereichen der regenerativen und restaurativen Medizin verspricht, aber auch in Schönheitschirurgie oder pharmakologischer Forschung. In die Zukunft weitergedacht, kann das Bioprinting einerseits eine Möglichkeit sein, das menschliche Leben durch wiederholtes Austauschen gealterter Organe erheblich zu verlängern, andererseits auch zunehmend auf Tierversuche zu verzichten.
Die Besonderheit des Bioprinting ist, dass mit sehr hoher räumlicher Präzision lebende Körperzellen, Proteine, biochemische Wachstums- und Differenzierungsfaktoren sowie andere biologisch aktive Stoffe schichtweise zu weichen (z. B. Bindegewebe, Faszien, Organe) und harten Geweben (Knochen) zusammengefügt werden können. Weitere, in ersten Ansätzen bereits realisierte Anwendungsfelder sind biologische Gewebe für die pharmazeutische Wirkstoffforschung und Modellgewebe für die Erforschung von Krankheiten, wie z. B. Krebs, auf zellulärer Ebene.
Medizinische Anwendungsfelder sind vor allem maßgeschneiderter Knochen- und Organersatz, der biologisch wie auch räumlich exakt an den Körper des Patienten angepasst werden kann. Durch die Verwendung von körpereigenem Zellmaterial des Patienten können so Gewebe und Organe hergestellt werden, die keine Abstoßungsreaktion des Immunsystems auslösen. Damit könnten Transplantationen zukünftig erfolgreicher und mit massiv verringertem Risiko in Bezug auf Nebenwirkungen durchgeführt werden. Außerdem kann in der Schönheitschirurgie zunehmend auf silikonbasierte Implantate und andere nichtbiologische Werkstoffe verzichtet werden.
Während hartes Gewebe als exakte Kopie des zu ersetzenden Originals schon länger druckbar ist und bereits vielfältig eingesetzt wird, befindet sich die Forschung in Bezug auf funktionales Gewebe – Organe wie Haut, Leber oder Nieren, aber auch neuronale Strukturen, wie sie im Gehirn zu finden sind – in einem relativ frühen Stadium. Allerdings wurden bereits Modelle verschiedener Organe hergestellt und unter lebensnahen Bedingungen erfolgreich getestet.
In den letzten Jahren wurden viele neue Erkenntnisse publiziert, die ein disruptives Potential dieser Technologie in Medizin, Pharmakologie und Biotechnik erwarten lassen, was wiederum auf interessante neue Geschäftsmodelle hindeutet.