Wissenschaftler drucken Knorpel in 3D, um beschädigte Luftröhren zu reparieren

Wissenschaftler drucken Knorpel in 3D, um beschädigte Luftröhren zu reparieren.

Forscher am Feinstein Institute for Medical Research haben einen medizinischen Durchbruch erzielt, indem sie mit einem MakerBot Replicator 2X Experimental 3D-Drucker Körperteile in 3D druckten, um Knorpel für die Reparatur oder den Ersatz der Luftröhre zu schaffen.

Herr Goldstein, ein Doktorand an der Hofstra North Shore-LIJ School of Medicine, arbeitet seit einem Jahr mit einem Team von Chirurgen des North Shore-LIJ Health System daran, herauszufinden, ob 3D-Druck und Gewebeengineering für die Reparatur und den Ersatz der Luftröhre verwendet werden können. Luftröhrenverletzungen können durch Tumore, endotracheale Intubation, stumpfe Traumata und andere Verletzungen verursacht werden. Eine Verengung und Schwäche der Luftröhre kann auftreten und ist oft schwer zu reparieren.

Die Forscher kombinierten zwei aufstrebende Bereiche: 3D-Druck und Gewebeengineering. Gewebeengineering ähnelt anderen Arten von Ingenieurwesen, mit dem Unterschied, dass anstelle von Stahl oder Computer-Code lebende Zellen aus Haut, Muskel oder Knorpel das Rohmaterial sind. Sie wissen auch, wie man Knorpel aus einer Mischung von Zellen namens Chondrozyten, Nährstoffen zur Ernährung und Kollagen, das alles zusammenhält, herstellt. Diese Knorpel in die Form einer Nase oder einer Luftröhre zu bringen, ist eine andere Angelegenheit. Hier kommt der 3D-Druck ins Spiel. Ein 3D-Drucker kann Gerüste konstruieren, die mit einer Mischung aus Chondrozyten und Kollagen bedeckt werden, die dann zu Knorpel heranwachsen.

Todd Goldstein sagte: „Eine Luftröhre oder Trachea herzustellen, ist Neuland.“

Goldstein fügte dem Bericht hinzu: „Sie muss stabil genug sein, um Husten, Niesen und andere Druckveränderungen standzuhalten, und gleichzeitig flexibel genug, um eine freie Bewegung des Halses zu ermöglichen.“

Goldstein sagte in einem anderen Bericht auch: „Mit 3D-Druck konnten wir 3D-gedruckte Gerüste konstruieren, die die Chirurgen sofort untersuchen konnten, und dann konnten wir in Echtzeit zusammenarbeiten, um die Designs zu modifizieren“, fügte Goldstein hinzu.

Die Forscher verwendeten den erschwinglichen und zugänglichen MakerBot Replicator 2X Experimental 3D-Drucker, der 2.499 USD kostet und eine Größe hat, die auf einen Schreibtisch passt.

Die Ergebnisse der Studie, die auf der Jahrestagung der Society of Thoracic Surgeons in San Diego präsentiert wurden, zeigen, wie die 3D-gedruckten Luftröhren- oder Trachea-Segmente vier Wochen in einem Inkubator hielten.

„Die Zellen überlebten den 3D-Druckprozess, konnten sich weiterhin teilen und produzierten die extrazelluläre Matrix, die von trachealen Chondrozyten erwartet wird“, sagte Goldstein.

Mit anderen Worten, sie wuchsen genau wie Luftröhrenknorpel.