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08.10.2015

Laser druckt Blutgefäße

Laser druckt Blutgefäße

Bisher konnten nur die oberen Schichten der Haut – Epidermis und Dermis – in vitro kultiviert werden. Will man aber auch die Subcutis mitzüchten, sind versorgende Blutgefäße zwingend notwendig. Im europäischen Projekt ArtiVasc 3D wurden dafür die Grundlagen geschaffen. Dabei bestand die größte Herausforderung darin, das richtige Material für die Herstellung der künstlichen Blutgefäße zu entwickeln. Die richtigen mechanischen Eigenschaften und volle Biokompatibilität sowie die Prozessierbarkeit sind Grundvoraussetzungen für den Einsatz im menschlichen Körper. Denn die künstlichen Gefäße müssen von Endothelzellen und Pericyten besiedelt werden können.

Kombiniert zu porösen Blutgefäßen
Um diese Eigenschaften zu erzeugen, kombinierten die Wissenschaftler die Freiform-Verfahren Inkjet-Printing und Stereo-Lithographie miteinander. Mit diesem Kombi-Verfahren gelang es den Forschern, eine sehr feine Auflösung zum Aufbau verzweigter, poröser Blutgefäße mit Schichtdicken von etwa 20 µm zu erreichen. Die Daten für den Aufbau dieser verzweigten Strukturen wurden mit Hilfe mathematischer Simulationen erarbeitet. Sie sollen die Voraussetzungen für den Aufbau von verzweigter Strukturen schaffen, die eine gleichmäßige Blutversorgung erlauben. Die Verwendung eines akrylatbasierten synthetischen Polymers ermöglicht den Aufbau dieser optimierten Gefäße mit einem Porendurchmesser der Größenordnung von hundert Mikrometern. Gegenüber herkömmlichen Verfahren bietet das ArtiVasc 3D-Verfahren erstmalig die Rahmenbedingungen, kontrolliert verzweigte und biokompatible Gefäße in dieser Dimension herzustellen.

Fettgewebe aus dem Bioreaktor
ArtiVasc 3D entwickelte eine Toolbox, die flexibel auf unterschiedlichste Materialien, Geometrien und Größen eingehen kann. Diese Ergebnisse können als Vorstufe betrachtet werden zu einer vollautomatisierten Prozesskette für die Herstellung künstlicher Blutgefäße, die sich auch in bestehende Linien integrieren lässt.

Weiteres Highlight des Projekts ist die erfolgreiche Züchtung von Fettgewebe in einem neuartigen Bioreaktor. Die Kombination des Fettgewebes mit einem bestehenden Hautmodell erlaubt die Herstellung eines Vollhautmodells mit einer Dicke von bis zu 12 Millimetern.

Die erfolgreiche Eroberung der dritten Dimension muss nicht auf Haut beschränkt bleiben. Im ArtiVasc 3D-Projekt wurden die Grundlagen für das dreidimensionale Tissue Engineering geschaffen. Das Prinzip der Durchblutung mittels artifizieller Blutgefäße könnte in Zukunft auch den Aufbau größerer Strukturen wie ganzen Organen ermöglichen. Für in vitro gezüchtete Vollhaut gäbe es vielfältige Anwendungen: schnelle Hilfe bei großflächigen Hautverletzungen wie Verbrennungen oder nach Tumorresektionen sowie als Ersatzmodell zur Vermeidung von Tierversuchen in der Pharmaindustrie.

Mehr Informationen:
www.ilt.fraunhofer.de

 
 
 
 
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