Neue Studie: schleim-basierte Bio-Tinte für 3D-Druck und Wachstum von Lungengewebe entwickelt

BerlinLungenerkrankungen verursachen weltweit jedes Jahr Millionen Todesfälle. Die derzeitigen Behandlungsmethoden sind oft nicht sehr wirksam, und Tierversuche liefern nicht immer hilfreiche Ergebnisse. Wissenschaftler haben nun ein spezielles Tintenmaterial aus Schleim entwickelt, um mit dem 3D-Druck von Lungengewebe zu beginnen, wie in ACS Applied Bio Materials berichtet wird. Diese neue Methode könnte die Forschung und Behandlung von chronischen Lungenproblemen erheblich verbessern.

Viele Menschen mit Lungenerkrankungen benötigen Transplantationen, aber es gibt nicht genug Spenderorgane. Medikamente können die Symptome lindern, aber Krankheiten wie chronisch-obstruktive Lungenerkrankung und Mukoviszidose nicht heilen. Tests neuer Medikamente an Nagetieren zeigen oft nicht, wie diese auf menschliche Lungenerkrankungen wirken werden.

Forscher arbeiten daran, Lungengewebe im Labor zu züchten. Eine Methode dafür ist der 3D-Druck, aber die Suche nach dem geeigneten Bio-Tinte war schwierig. Ashok Raichur und sein Team haben Fortschritte erzielt, indem sie Mucin, einen Bestandteil des Schleims, der Zellen beim Anhaften und Wachsen hilft, verwenden.

Wichtige Bestandteile des Bioinks:

• Mucin
• Methacryliertes Mucin (MuMA)
• Hyaluronsäure
• Lungenzellen

Das Team begann damit, Mucin mit Methacrylsäureanhydrid zu mischen und so MuMA herzustellen. Um die Mischung zu verdicken und das Zellwachstum zu fördern, fügten sie Hyaluronsäure hinzu. Anschließend wurden Lungenzellen hinzugegeben. Nachdem die Mischung in Testformen gedruckt wurde, bestrahlten sie diese mit blauem Licht, um das MuMA zu härten. Dies führte zu einem stabilen, wasserabsorbierenden Gel, das das Überleben der Zellen unterstützte.

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Das Gel hatte verbundene Löcher, die Nährstoffe und Sauerstoff durchließen, wodurch Zellen wachsen und Lungengewebe bilden konnten. Die gedruckten Strukturen waren für den Körper ungefährlich und zersetzten sich langsam unter natürlichen Bedingungen. Dies bedeutet, dass sie sich als Implantate eignen könnten, wobei das Gerüst durch neues Lungengewebe ersetzt wird.

Diese Technologie ermöglicht die Erstellung von 3D-Modellen der Lungen, um Krankheiten zu untersuchen und Behandlungen zu testen. Sie könnte unsere Herangehensweise an Lungenerkrankungen revolutionieren, indem sie es Forschern erlaubt, menschliches Lungengewebe statt ausschließlich auf Tiermodelle zu studieren. Darüber hinaus könnte sie zur personalisierten Medizin führen, bei der Lungengewebe entsprechend der individuellen Merkmale eines Patienten gedruckt wird, was das Risiko einer Transplantatabstoßung verringert.

Im Bio-Tinte ist Mucin enthalten, das Bakterien bekämpft und das Infektionsrisiko bei implantierten Lungengeweben verringert. Durch die Zugabe von Hyaluronsäure wird die Tinte dicker und die Zellanhaftung verbessert. Diese Eigenschaften sind entscheidend für eine effektive Gewebezüchtung.

Die Forscher berichteten, dass ihre Arbeit vom indischen Ministerium für Wissenschaft und Technologie finanziert wurde. Dies zeigt das steigende weltweite Interesse an der Bioingenieurwissenschaft im Gesundheitswesen. Im weiteren Verlauf der Forschung könnte diese Methode möglicherweise auch für andere Organtransplantationen und in der regenerativen Medizin eingesetzt werden.

Diese Studie stellt einen bedeutenden Fortschritt dar. Sie zeigt eine mögliche Methode zur Reparatur und Regeneration der Lunge auf. Mit weiterer Forschung könnte 3D-gedrucktes Lungengewebe Realität werden und neue Hoffnung für Menschen mit chronischen Lungenerkrankungen bieten.