Übersetzen
${alt}
Von Michael Häderle

So gut wie neu

Bioprinting-Ersatz für abgenutzte Bänder

Wie die meisten von uns drucken Sie wahrscheinlich von Zeit zu Zeit Rezepte oder Bordkarten aus, aber haben Sie schon einmal daran gedacht, Ersatz für abgenutzte oder verletzte Bänder in Ihrem Körper auszudrucken?

Mit einem handgefertigten 3D-Biodrucker, der für weniger als 10,000 US-Dollar aus handelsüblichen Komponenten zusammengebaut wird, arbeitet die Wissenschaftlerin der University of New Mexico, Dr Neu.

Bänder sind zähe, dehnbare Faserbänder, die Knochen miteinander verbinden und die Gelenke stabilisieren. Aber sie können ausfransen und reißen – und sie sind notorisch schwer zu reparieren.

"Im Moment befinden wir uns sozusagen in der Untersuchungsphase", sagt Salas, Assistenzprofessor am Department of Orthopedics & Rehabilitation der UNM und an der School of Engineering. Vor kurzem erhielt sie von den National Institutes of Health einen zweijährigen Zuschuss in Höhe von 150,000 US-Dollar, der es ihr ermöglicht, mehr Zeit für ihre Forschung zu verwenden.

Der Preis wurde als Ergänzung zum Clinical & Translational Science Award der UNM vergeben, sagt Richard S. Larson, MD, PhD, Executive Vicekanzler am UNM Health Sciences Center.

"Dr. Salas bringt Fachwissen aus mehreren Bereichen ein, um ein anhaltendes Problem in der Orthopädie zu lösen", sagt Larson. "Ihre Arbeit hat echtes Potenzial, die Lebensqualität vieler Patienten mit Bandverletzungen zu verbessern."

Bänderrisse treten häufig bei Sportverletzungen sowie bei Unfällen oder altersbedingtem Verschleiß auf. Bänder können – langsam – heilen, aber in vielen Fällen ist eine chirurgische Reparatur erforderlich.

Wenn Chirurgen ein gerissenes Band "reparieren", entnehmen sie in Wirklichkeit eine Sehnenlänge an einer anderen Stelle des Körpers, sagt Salas. Sie bohren Löcher durch die angrenzenden Knochen, fädeln dann die Enden der Sehne durch und fixieren sie.

Die transplantierte Sehne soll als Ersatz für das gerissene Band dienen. Aber Sehnen sind mechanisch nicht gleichbedeutend mit Bändern: Sie dehnen sich aus, und das kann zu einer zu großen Instabilität des Gelenks führen, sagt sie.

Andere haben versucht, künstliche Bänder zu entwickeln, mit begrenztem Erfolg, sagt Salas. Eine große Hürde war es, herauszufinden, wie die Bänder sicher am Knochen befestigt werden können.

Salas denkt, sie könnte eine Lösung haben. „Wir haben uns darauf konzentriert, ein Gerüst für die Gelenkregeneration zu entwickeln“, sagte sie.

Sie hat mehrere Patente für eine Technik angemeldet, bei der ein 3D-Biodrucker mit einem Gerät namens Nahfeld-Elektrospinner abwechselt, das lange, ultrafeine Fasern erzeugen kann, die die Kollagenfasern in Bändern simulieren.

Die beiden Geräte auf einer einzigen Plattform bauen abwechselnd ein "Gerüst" aus biologisch abbaubaren Materialien auf, das eine perfekte Nachbildung der angrenzenden Knochen und des sie verbindenden Bandes ist. Mit den Fasern, die vom 3D-Drucker zwischen abwechselnden Knochenschichten abgelegt werden, wird eine dichte Verbindung für ein stabiles Gelenk geschaffen.

Dann wird das Gerüst mit Stammzellen "besät", die sich replizieren und sich zu der einzigartigen verwobenen Band- und Knochenstruktur des ursprünglichen Gelenks entwickeln. Für einen Chirurgen wäre es dann eine einfache Sache, das neue Gelenk auf die Enden des bestehenden Knochens zu transplantieren.

Salas hofft, dass die neue NIH-Förderung die Entwicklung eines funktionalen Prototyps ermöglicht, der für die Kommerzialisierung geeignet ist. Wenn alles wie geplant funktioniert, kann es vorkommen, dass ein Patient mit einer Gelenkverletzung einen 3-D-Scan erhält, der schnell in ein benutzerdefiniertes Ersatzteil für den Druck auf Bestellung umgewandelt wird - und das wäre eine gute Nachricht für jeden.

Kategorien: Gesundheit, Die Forschung, School of Medicine, Top Stories