3D gedrucktes Herz

Organe aus dem 3D-Drucker sollen in Zukunft Organspenden ersetzen. Ärzte und Wissenschaften versprechen sich vom 3D-Druckprozess, Organe individuell auf den menschlichen Organismus anpassen zu können. Israelische Forscher haben nun erstmals ein Mini-Herz vollständig aus menschlichem Zellgewebe und Blutgefäßen gedruckt.

Größe eines Hasenherzens

In Deutschland werden jährlich rund 300 Herzen transplantiert. Etwa 700 Patienten warten derzeit auf eine Herztransplantation. Krankenhäuser melden jährlich etwa 500 neue Versorgungsfälle, die ein Spenderherz benötigen. Obwohl bereits seit Jahren das Thema Organspende in den Medien präsent ist, steigt die Anzahl von Organspendern nur sehr langsam. Mit dem 3D gedruckten künstlichen Herzen zeigen die Forscher aus Israel eine innovative Möglichkeit, die Versorgungsengpässe für Patienten zu verringern. Zudem lässt das Verfahren eine Optimierung der Transplantates zu. Denn auch nach einer erfolgreichen Transplantation, kann das Organ in wenigen Jahren abgestoßen werden.

„Das Herz ist vollständig kompatibel mit dem Patienten, weil es aus seinem eigenen Gewebe geschaffen ist und wird deshalb keine Immun-Gegenreaktion auslösen“, erläutert Studienleiter Tal Dvir von der Universität in Tel Aviv das Ergebnis des Forschungsprojekts. „Der Prototyp ist so groß wie eine Kirsche, was in etwa der Größe eines Hasenherzens entspricht. Das Herz besteht aus menschlichem Gewebe und Blutgefäßen. Es verfügt zudem über Kammern“, berichten die Forscher aus Isreal. Der Herzschlag konnte allerdings noch nicht nachempfunden werden, da sich die Zellen nicht synchron zusammenziehen ließen. Dafür sind noch weitere Jahre Forschungsarbeit zu leisten.

Um Herzmuskel- und blutgefäßbildende Zellen zu bilden, wurde mittels Biopsie einem Menschen Fettgewebe entnommen. Anschließend wurde die extrazelluläre Matrix zu einem Gel verarbeitet und die Zellen genetisch und biochemisch manipuliert. Die Zellen wurden mit dem Gel vermischt und konnten mittels eines 3D-Druckers zu einer Trägerstruktur extrudiert werden. Die digitalen Daten zur Ansteuerung des Druckprozesses wurden mittels CT/MRT erfasst und abgeleitet.

Mit dem Projekt konnte sehr deutlich das Potenzial des 3D-Drucks für die Herstellung personalisierter Organe gezeigt werden. Nun wollen die Wissenschaftler den Prototypen in einem speziellen Bioreaktor reifen lassen und in etwa einem Jahr ein 3D gedrucktes Herz in Tierversuchen testen.

Die Entwicklung ist Gewinner der 3D Pioneers Challenge 2019 im Bereich MedTech. Sie ist Teil unserer Innovationsausstellung anlässlich der ELMIA Subcontractor Messe vom 12.-15. November 2019 in Jönköping/Schweden.

Der Forschungsbericht ist erschienen unter: www.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/advs.201900344

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