Neue Behandlung von Knie-Arthrose
Wer kennt es nicht? Ein falscher Schritt beim Sport, ein unangenehmes Knacken – und schon tut das Knie weh. Was als kleiner Knorpelschaden beginnt, kann im schlimmsten Fall zur gefürchteten Arthrose führen, für die es aktuell keine wirksame Therapie gibt. Personalisierte Knorpelzellimplantate aus dem 3D-Drucker sollen künftig Abhilfe schaffen. Dafür werden spezielle Drucktinten entwickelt, die körpereigene Knorpelzellen enthalten. Könnte das die Lösung sein, die wir uns alle gewünscht haben?
Knorpelschäden: Wenn das Knie zum Problem wird
Knorpelschäden sind leider keine Seltenheit, besonders nicht bei sportlich aktiven Menschen. Aber auch wer weniger Bewegung hat, kann im Laufe der Jahre von schmerzhaften Knorpeldefekten heimgesucht werden. Das Problem? Knorpel besitzt keine Blutgefäße, was seine Fähigkeit zur Selbstheilung stark einschränkt. Eine bewährte Methode zur Behandlung solcher Defekte ist die Transplantation von körpereigenen Knorpelzellen. Hierbei werden gesunde Knorpelzellen aus einem weniger beanspruchten Bereich des betroffenen Gelenks entnommen, im Labor vermehrt und anschließend in den geschädigten Bereich des Knorpels transplantiert. Obwohl diese Technik dazu beiträgt, Schmerzen zu lindern, die Gelenkfunktion zu verbessern und das Fortschreiten von Knorpelschäden zu verlangsamen, ist sie nicht in allen Fällen anwendbar. Insbesondere für größere Knorpeldefekte wird nach Alternativen gesucht. Doch was, wenn du dir dein eigenes Ersatzknorpelgewebe einfach drucken könntest?
3D-Biodruck: Hightech für deine Gelenke
Hier kommt der 3D-Biodruck ins Spiel – auch Bioprinting genannt. Eine Technologie, die klingt, als wäre sie direkt aus einem Science-Fiction-Film entsprungen. Das Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung IAP und die Brandenburgische Technische Universität Cottbus-Senftenberg (BTU) haben eine Methode entwickelt, bei der körpereigene Knorpelzellen in spezielle Biotinten eingebettet und in die gewünschte Form gedruckt werden. Stell dir vor, dein neuer Knorpel entsteht Schicht für Schicht – genau so, wie dein Knie es braucht!
Die perfekte Biotinte: Mehr als nur Farbe
Um Knorpelgewebe erfolgreich im 3D-Drucker herzustellen, braucht es die richtige Tinte – und die hat es in sich. „Im Projekt BioPol-3D entwickeln wir Tinten für den 3D-Biodruck, die bereits die Knorpelzellen der Patientin oder des Patienten enthalten. Die Zellen sind dabei in ein Hydrogel eingebettet. Diese Biotinten können während oder nach dem Druck vernetzt oder stabilisiert werden, um die gewünschte Form und Struktur zu erzeugen“, erklärt Professor Ruben R. Rosencrantz, Leiter des Forschungsbereichs „Life Science und Bioprozesse“ am Fraunhofer IAP. Die Herausforderung? Die Zellen müssen während des gesamten Prozesses vital bleiben und das gedruckte Gewebe muss den Belastungen im Alltag standhalten. Keine einfache Aufgabe, aber das Team um Professor Ruben R. Rosencrantz und Professorin Ursula Anderer ist zuversichtlich: „Unser Ansatz, die Knorpelzellen zu verdrucken, geht über herkömmliche Verfahren hinaus, denn wir bringen die biologische Komponente – also die Knorpelzellen – direkt in Form. Es wird also nicht erst ein Gerüst gedruckt, auf dem später Zellen angesiedelt werden“, so Anderer.
Ein Blick in die Zukunft: Was der 3D-Biodruck noch alles kann
3D-Biodruck ist ein aufstrebender Markt, der zahlreiche kleine und mittelständische Unternehmen sowie Start-ups anzieht. Doch schon jetzt ist klar: Die Technologie bietet Potenzial weit über die Behandlung von Knorpelschäden hinaus. Professor Rosencrantz sieht großes Potenzial: „Bewähren sich diese Materialien und Verfahren, können wir künftig auch Anwendungen in den Bereichen Sensorik oder Kosmetik erschließen.“
Fazit: Die Zukunft beginnt jetzt – und dein Knie ist bereit
Der 3D-Biodruck könnte die Art und Weise, wie wir Knorpelschäden behandeln, für immer verändern. Also, wenn dein Knie das nächste Mal zwickt, denk daran: Die Lösung könnte schon bald aus dem 3D-Drucker kommen!
