Medizintechnik: Knorpel aus dem 3D-Drucker

Hat sich der Knorpel in Gelenken abgenutzt oder wurde er durch einen Unfall beschädigt, heilt er oft nur schlecht. Daher bemühen sich Bioingenieure darum, das Gewebe künstlich nachzubauen.

James Yoo, Chirurg am US-amerikanischen Wake-Forest-Institut für regenerative Medizin, hat eine neue Technik entwickelt, um besonders widerstandsfähige Knorpelsubstanz zu produzieren. Dazu verwendet er einen gewöhnlichen Tintenstrahldrucker und eine elektronische Spinnmaschine. Mit dem Drucker bringt er auf einer nichthaftenden Unterlage eine Lösung mit Knorpelzellen aus Kaninchenohren auf. Anschließend überzieht er sie mit feinen Polymerfäden aus der Spinnmaschine.

Schicht für Schicht trägt Yoo abwechselnd Zellen und Polymer auf, bis ein 0,4 Millimeter dickes Gewebe entsteht. Daraus hat der Forscher künstliche Knorpelstücke geschneidert und diese Mäusen implantiert. Nach acht Wochen verhielt sich der Kunstknorpel nach seinen Angaben etwa so gut wie das Original (Biofabrication, doi.org 10/jtw).

"Das Verfahren von Yoo ist durchaus relevant, aber nur einer von vielen Ansätzen", urteilt Günter Tovar, Chemiker und Biotechnologe am Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB. Er beschäftigt sich ebenfalls mit dem Nachbau von Körpergewebe. "Am besten wäre ein Knorpel, der so aufgebaut ist wie ein natürlicher", sagt Tovar.

Sein Kunstknorpel besteht aus Polymerketten, die sich immer stärker verästeln. "Man kann sich das wie die Strukturen einer Vogelfeder vorstellen", erzählt Tovar. Durch sie wird der Knorpel sehr elastisch. So feine Strukturen bekomme Yoo nicht hin.

Michael Jagodzinski, Chirurg an der Medizinischen Hochschule Hannover, ist skeptisch, was den Einsatz von Ersatzknorpel betrifft. Er hat solches Material bereits Patienten implantiert und schlechte Erfahrungen gemacht. "Bei großflächigen Behandlungen kann es zu Abstoßungsreaktionen kommen", sagt Jagodzinski. Er rekonstruiert Knorpel lieber aus Gewebe, das er Patienten aus dem Beckenknochen entnimmt.