Bei einer Marsmission wären die Astronauten über Monate auf sich selbst gestellt. Das gilt auch für die medizinische Versorgung. Die Europäische Weltraumorganisation und die Technische Universität Dresden haben einen 3D-Drucker entwickelt, mit dem die Astronauten sich im Notfall Haut und Knochen ausdrucken können sollen.

Die Esa plant eine Marsmission für das Jahr 2033. Sechs Monate soll allein der Hinflug zum Mars dauern. Wegen der Konstellation von Mars und Erde im Sonnensystem müssen dann erst 16 Monate vergehen, bis die Astronautinnen zurückkehren können. In dieser Zeit sind sie komplett auf sich gestellt - sie brauchen genug Lebensmittel, frisches Wasser und Luft. Und: Im Fall einer Verletzung müssen sie sich selbst behandeln können.

Wunden heilen im All langsamer

Eines der grundsätzlichen Probleme: Wunden heilen im All besonders langsam. Insbesondere größere Verletzungen sind deshalb eine große Herausforderung und Gefahr. Manchmal schließt sich eine Wunde erst komplett, nachdem der Astronaut auf die Erde zurückgekehrt ist, erklärt unsere Reporterin Sophie Stigler.

"In der Raumfahrt bedeutet das für uns, dass wir solche Missionen nachhaltig machen können und dass wir unsere Astronauten retten können, falls es ein Problem gibt."
Tommaso Ghidini, Esa, Leiter der Abteilung für Strukturen, Mechanismen und Materialien

Für den Fall einer schwerwiegenden Verletzung – etwa wenn eine Astronautin sich die Haut verbrennt – hat die Europäische Weltraumorganisation (Esa) gemeinsam mit der Technischen Universität Dresden einen 3D-Drucker entwickelt, der in der Lage ist, Haut und Knochen auszudrucken. Damit könnten die Astronauten sich im Notfall sozusagen Ersatzteile für sich selbst herstellen.

Eine menschliche Arterie aus dem 3D-Drucker.
© Carnegie Mellon University
Aus sogenannter Biotinte entsteht im 3D-Drucker eine menschliche Arterie.

Der 3D-Drucker benötigt dafür das Blut der Astronauten, für die er Haut produzieren soll. Aus Blutkonserven wird Blutplasma gewonnen, also die gelbliche Flüssigkeit, die übrig bleibt, wenn wir dem Blut die roten Blutkörperchen und die Blutplättchen entnehmen. Das Ganze wird anschließend verdickt. Die so entstandene Flüssigkeit nennt das Entwicklungsteam "Biotinte".

Aus Blutplasma entstehen per 3D-Druck Haut und Knochen

Diese Biotinte nutzt der 3D-Drucker, um daraus Reihe für Reihe und Schicht für Schicht einen dünnen Hautlappen zu drucken. Danach muss dieses Gewebe eine Weile reifen und zusammenwachsen, bevor es auf eine Wunde aufgelegt werden kann. Wie lange es reifen muss, wird von den Entwicklern allerdings nicht genau angegeben, sagt unsere Reporterin Sophie Stigler.

Bevor der 3D-Drucker bei einer Marsmission eingesetzt werden könnte, muss er unter weltraumähnlichen Bedingungen getestet werden. Um Schwerelosigkeit zu simulieren, werden bislang meist Parabelflüge genutzt. Allerdings sind die recht teuer, und die Schwerelosigkeit besteht dabei nur für rund 20 Sekunden.

Die Esa und die TU Dresden haben sich eine einfachere und viel günstigere Methode überlegt, um ihre Entwicklung testen: Sie haben das Gerät einfach andersherum aufgestellt als üblicherweise – die Oberseite unten und die Unterseite oben. Da das Gerät auch kopfüber funktioniert, gehen die Wissenschaftler davon aus, dass es auch in Schwerelosigkeit in der Lage ist zu drucken.

Ein 3D-Drucker druckt einen Knochen.
© N. Cubo (TU Dresden); T. Ahlfeld (TU Dresden) et al.
Zweistufiger 3D-Druck von Knochengewebe

Das Gerät kann bisher einen dünnen Hautlappen und Knochen drucken. Aber damit sind längst nicht alle Probleme gelöst. Um etwa bei jemandem, der sich einen Knochen gebrochen oder zertrümmert hat, einen neuen einzusetzen, müsste man das herumliegende Gewebe aufschneiden. Dafür müsste das Raumschiff aber mit einem sterilen, voll ausgestatteten Operationssaal ausgestattet sein.

"Die Haut herzustellen, ist sozusagen einfach, weil man die direkt benutzen kann. Aber wenn man eine Operation machen muss, dann ist die Infrastruktur viel komplexer."
Tommaso Ghidini, Esa, Leiter der Abteilung für Strukturen, Mechanismen und Materialien

Auch eine komplette Hand oder einen Fuß zu ersetzen, ist bisher noch nicht möglich, da die nicht nur aus Haut und Knochen bestehen, sondern auch aus Sehnen, Muskeln und Nerven. Langfristig zielt die Forschung am 3D-Drucker übrigens sogar darauf ab, auch vollständige Organe zu drucken.