Forschende wollen Implantate per 3D-Druck direkt im Körper entstehen lassen – ohne größere Operation. In den USA ist die Technik an Mäusen und Kaninchen erfolgreich getestet worden. Ein Blick auf die Ergebnisse.
Implantate, direkt im Körper drucken, dort, wo sie gebraucht werden? Dieser Vorstellung sind Forschende des California Institute of Technology erheblich nähergekommen – jedenfalls auf der Ebene von Tierversuchen. Sie verwenden dafür eine Art Biotinte und Schallwellen, erklärt Jan Bungartz aus der Deutschlandfunk-Nova-Nachrichtenredaktion.
"Forschende am Caltech arbeiten daran, 3D-Implantate direkt im Körper zu drucken – ohne größere OP, gezielt platziert und an Patient oder Patientin angepasst."
Die verwendete Biotinte besteht aus drei Komponenten:
- dem Material des Implantats in flüssiger Form
- ein Verfestigungsmittel, das dieses Ausgangsmaterial verfestigt
- ein Kontrastmittel, um die Vorgänge im Körperinnern mittels Ultraschall besser sichtbar zu machen
Das Druckmaterial in der Biotinte, besteht aus organischen Polymeren. Polymere sind große Moleküle, die aus immer gleichen Bausteinen bestehen und daraus Ketten bilden. In der flüssigen Tinte sind die Bausteine noch nicht fest verkettet. Dafür sorgt erst der zweite Bestandteil, der Verfestiger – oder man könnte auch sagen: das Verkettungsmittel. Das muss mit den Polymeren in Berührung kommen, damit sie einen Feststoff bilden.
Drucken mit Ultraschall ausgelöst
Der Ultraschall sorgt nicht nur für das Bild. Dieser zielgerichtete Ultraschall erwärmt die Hülle um das Verkettungsmittel leicht und bringt diese zum Platzen *– und zwar ziemlich präzise. Dann wird das Verkettungsmittel freigesetzt, das Druckmaterial verfestigt sich und bildet schließlich die gewünschte Struktur.
Das Verfahren ist bei Labortieren erfolgreich getestet worden: In einer Maus ist beispielsweise eine Art Mini-Medikamentenspender in der Nähe eines Tumors gedruckt worden. "Der sollte dann ein Mittel zur Krebsbehandlung freisetzen", erklärt Jan Bungartz. Und einem Versuchskaninchen ist ein Implantat in einen Muskel gedruckt worden.
3D-Druck, Patient lebt
In den Experimenten ging es zunächst nur darum zu zeigen, dass das Verfahren funktioniert und die Tiere nicht umbringt. Das hat laut Studie auch geklappt.
"Das Implantat blieb fest, übrig gebliebene Tinte wurde vom Körper abgebaut – und es gab keine Anzeichen für Entzündungen oder Gewebeschäden."
Zwar haben die nun vorliegenden Ergebnisse den 3D-Ultraschall-Druck vorangebracht. Von der konkreten Anwendung aber ist man noch weit entfernt. "Da wird auch kein Zeitraum genannt", sagt Jan Bungartz. Gerade in der Medizin müsse so ein Verfahren zuverlässig, präzise und vor allem sicher funktionieren. Die Arbeit hat gerade erst begonnen.