Robert Klatt
Ein neues Robotersystem kann direkt im Körper des Patienten lebende Zellen auf Organe und Gewebe drucken.
Sydney (Australien). In der Medizin wird Bioprinting, also die Herstellung von Biomaterialien aus lebenden Zellen (Biotinten), unter anderem für Herz- und Magen-Darm-Pflaster verwendet. Kürzlich gelang es Wissenschaftlern des Unternehmens 3DBio Therapeutics (3DBio) zudem erstmals, mit einem 3D-Drucker aus körpereigenen Zellen eine Ohrmuschel zu produzieren.
Ein Großer Nachteil des Bioprinting ist jedoch, dass die oft relativ großen Implantate in einer komplexen Operation in den Körper implantiert werden müssen. Es kann dadurch zu Infektionen und Gewebeschäden kommen. Zudem können die Implantate aus weichen Biomaterialien durch die manuelle Handhabung während des Implantationsvorgangs leicht beschädigt werden.
„Bestehende 3D-Biodrucktechniken erfordern, dass Biomaterialien außerhalb des Körpers hergestellt werden, und die Implantation in eine Person würde in der Regel einen großen chirurgischen Eingriff auf offenem Feld erfordern, der das Infektionsrisiko erhöht.“
Wissenschaftler der University of New South Wales (UNSW) um Dr. Thanh Ngo Do haben deshalb ein neues Bioprintingverfahren entwickelt, bei dem ein flexibler Roboter direkt im Körper des Patienten Organe und Gewebe bedrucken kann. Der winzige Roboterarm wird dazu wie ein Endoskop in den Patienten eingeführt.
Laut ihrer Publikation im Fachmagazin Advanced Science besteht das Proof-of-Concept-Gerät F3DB auf einem langen, flexiblen Roboterarm, der von außen kontrolliert wird. Am Ende des Roboterarms befindet sich ein beweglicher Schwenkkopf mit einer multidirektionalen Düse, aus der die Biotinte austritt.
„Unser Prototyp ist in der Lage, mehrschichtige Biomaterialien sowie unterschiedliche Größen und Formen in engen und schwer zugänglichen Bereichen zu drucken, dank seines flexiblen Körpers.“
Laut den Entwicklern kann F3DB auch auf problematischen Oberflächen Biomaterialien drucken, darunter die Oberfläche von Organen wie dem Magen, dem Herz und dem Dickdarm. Aktuelle Geräte können dies nicht. Erprobt wurde der Roboter außerhalb des Körpers auf gekrümmten und flachen Oberflächen wie dem Inneren eines künstlichen Dickdarms und auf der Oberfläche einer Schweineniere.
Neben dem Drucken von Biomaterialien kann der Roboter auch wie ein normales endoskopisches Gerät verwendet werden, um mit Wasserstrahlen Strukturen zu reinigen, Gewebe zu schneiden oder Läsionen zu markieren. In fünf bis sieben Jahren soll F3DB bereit für den klinischen Alltag sein.
Advanced Science, doi: 10.1002/advs.202205656