Titel 14 | Fortsetzung von S. 13 Zur Optimierung des Druckprozesses und der Zusammensetzung der Tinte haben Prof. Engel und Tilman Esser schon einige Hundert Herzmuskelringe mit knapp 5 Millimetern Durchmesser gedruckt. Vor Kurzem ist es den beiden sogar gelungen, vereinfachte Modelle eines Herzventrikels, also einer Herzkammer, zu drucken – ballonartige Konstrukte, die etwa 15 mal 8 Millimeter messen und aus je ca. 15 Millionen Zellen bestehen. Der Druckprozess selbst dauert nur wenige Minuten. „Das Besondere an unseren 3-D-gedruckten Ringen und Ventrikeln ist, dass sie nach einigen Tagen tatsächlich schlagen – so wie ein echtes Herz“, betont Felix Engel. „Dazu müssen sich die Zellen zunächst an ihre neue Umgebung gewöhnen und mit den benachbarten Zellen Kontakt aufnehmen. Daraufhin gehen sie einen Verbund ein und das Gewebe beginnt, eigenständig zu kontrahieren.“ Pumpkraft untersuchen Die Herzmuskelringe und -ventrikel untersucht Tilman Esser genau, färbt Zellen ein und macht Gewebeschnitte, um mehr über ihre Zusammensetzung zu erfahren. „Wir wollen außerdem he- rausfinden, wie viel Flüssigkeitsvolumen die gedruckte Herzkammer pumpen kann und welche Kraft das Gewebe dabei ausübt.“ Für diese Messung werden die Herzmuskelringe über spezielle, leicht elastische „Pfeiler“ gestülpt. „Auch deshalb bot es sich an, die Zellen in Ringformzu drucken“, so Tilman Esser. Der Reifegrad der aktuell gedruckten Zellstrukturen entspricht etwa dem eines Neugeborenen, doch das wollen die beiden Forscher ändern. Prof. Engel: „Wir haben bewiesen, dass es prinzipiell möglich ist, einen lebenden Ventrikel mit dem 3-D-Drucker herzustellen. Nun streben wir an, Ventrikel zu drucken, die mehr Kraft ausüben als die bisherigen, sodass die Pumpleistung des Gewebes mit der eines echten Herzens mithalten kann.“ Doktorand Tilman Esser ergänzt: „Einer unserer nächsten Schritte wäre dann, mit mehreTilman Esser vermischt die Bestandteile der Biotinte. Anschließend wird sie in eine spezielle Spritze gefüllt und in den 3-D- Drucker eingesetzt. Schicht für Schicht baut der 3-D-Drucker das Gewebe auf, indem er die Biotinte mithilfe von Druckluft kontrolliert aus der Spritze herausdrückt. So lange dauerts Bis aus einer pluripotenten Stammzel le eine druckbare Herzmuskelzel le geworden ist, vergehen ca. zwei bis drei Wochen. Der 3-D-Druck eines Ventrikels dauert wenige Minuten, der eines Herzmuskelrings etwa 30 Sekunden.
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