Derzeit gibt es verschiedene Ansätze zur künstlichen Gewebeherstellung: Man kann kleine Zellagglomerate züchten und diese dann in die gewünschte Form bringen, damit sie zusammenwachsen können. Die Zelldichte erreicht von Anfang an die geforderten hohen Werte. Aber es kann passieren, dass die Zellkugeln ihre Größe oder Form verändern und das Gewebe am Ende andere als die gewünschten Eigenschaften hat.
Erhielt einen Consolidator-Zuschuss für die Methode
Bei einem anderen Verfahren wird zunächst ein dünnes, poröses Gerüst („Scaffold“) aus biokompatiblen Materialien hergestellt, das dann mit Zellen gefüllt wird. Der Vorteil ist, dass Sie die mechanischen Eigenschaften des Rahmens genau definieren können, z. B. ob er weich oder hart ist. Es ist jedoch schwierig, die Zellstruktur schnell und vollständig zu vervollständigen. Gerade bei größeren Scaffolds dauert es lange, bis die Zellen ins Innere wandern und die Zelldichte bleibt oft gering und ungleichmäßig. Ein Team um Aleksandr Ovsianikov vom Institut für Materialwissenschaften und Technologie der TU Wien hat nun eine Methode entwickelt, die die Vorteile dieser beiden Varianten vereint. Ovsianikov erhielt dafür 2017 einen hochbegabten „Consolidator Grant“ des European Research Council (ERC). Die Preise sind mit jeweils etwa zwei bis drei Millionen Euro dotiert. Insgesamt 313 Forscherinnen und Forscher in ganz Europa erhalten diese Förderung, die darauf abzielt, Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern zu ermöglichen, ihre Position als unabhängige Forscherinnen und Forscher zu festigen. TU Wien Künstliches Gewebe soll künftig Verletzungen aus körpereigenen Zellen heilen können.
Tausende von Zellen werden aufgezeichnet
Forscher stellen winzige Gerüste mithilfe einer laserbasierten 3D-Drucktechnik mit ultrahoher Auflösung her. Diese sind fußballförmig und haben einen Durchmesser von weniger als einem Drittel Millimeter. Die einzelnen Fünf- und Sechsecke werden durch etwa 0,035 mm dicke Streben gebildet. Sie werden aus einem handelsüblichen, biokompatiblen, biologisch abbaubaren Material auf Polyesterbasis gedruckt, sagte Oliver Kopinski-Grünwald, Co-Autor des Projekts, gegenüber der APA. Form und mechanische Eigenschaften der Mikrogerüste lassen sich flexibel einstellen. Und sie können sehr schnell Tausende von Zellen aufnehmen, wodurch schnell eine hohe Zelldichte erreicht wird. Außerdem schützt die Struktur die Zellen vor äußerer mechanischer Beschädigung.
Gewebeeinheiten sollen als Knorpelersatz dienen
Die Forscher zeigten auch, dass die vollständigen „Fußball“-Zellen zusammenwachsen und ein gemeinsames Gewebe bilden. „Wenn viele dieser Einheiten zusammengebaut werden, können in kurzer Zeit große Gewebestrukturen mit hoher anfänglicher Zelldichte hergestellt werden. „Allerdings können wir die mechanischen Eigenschaften der Struktur gut steuern“, sagt Kopinski-Grünwald. Die Struktur behält ihre Form. Wissenschaftler hoffen, diese auf Mikrogerüsten basierenden Gewebeeinheiten in Zukunft injizieren zu können, um sie in minimal-invasiven Operationen zum Beispiel als Knorpel- oder Knochenersatz einzusetzen.
