• Chris

BioPrinting – Der gedruckte Mensch

Aktualisiert: 7. Aug 2019



Woran würdet ihr denken, wenn man euch bittet, etwas auszudrucken? Vielleicht an ein Dokument? Ein Bild? Oder denkt ihr bereits an einen Schuh, eine Brücke oder gar ein Ohr? Über Jahrhunderte hinweg haben wir nur 2-dimensionale Ergebnisse mit diesem alltäglichen Prozess assoziiert. Doch das wird sich in den kommenden Jahren definitiv ändern!

„3D-Druck“ hat sich heutzutage als fester Begriff etabliert. Ein simpler Prozess, bei dem man eine am Computer abgebildete Form in verschiedensten Materialien drucken kann. So entsteht im Handumdrehen ein Becher oder gar eine Miniaturversion des Eifelturms. Dabei wird das Material Schicht um Schicht aufeinander aufgetragen, wodurch ein dreidimensionaler Gegenstand heranwächst. Das dazu benötigte Gerät erhält man bereits ab 100€ und die Druckvorlagen, also den benötigten digitalen Blueprint, kostenfrei im Internet.

Doch welchen Nutzen zieht man daraus? Ist es vorstellbar, dass wir eines Tages etwas im Internet kaufen, die Druckvorlage erhalten und uns das Produkt kurz darauf in den eigenen 4 Wänden ausdrucken? Auch wenn das futuristisch klingt, gibt es Firmen wie Adidas, die bereits Ende 2017 damit begonnen haben, Teile eines Schuhes im 3D-Drucker in Serie zu fertigen. Das ist ein guter Start. Es geht allerdings auch größer!

Das gedruckte Haus ist bereits Realität

Die amerikanische Firma ICON hat vor kurzem ein Haus präsentiert, das innerhalb von 24h und zu einem Preis von unter 10.000 Dollar gedruckt und fertiggestellt wurde. Laut Aussagen des Unternehmens wird erwartet, dass der Preis durch Einsatz und Optimierung dieser Technologie auf 4.000 Dollar gesenkt werden kann. ICON erhofft sich dadurch, für Menschen in ärmeren Regionen dieser Welt sowie in von Umweltkatastrophen betroffenen Gebieten in kürzester Zeit sichere Unterkünfte errichten zu können. Vielleicht werden schon bald Drucker statt Zelte in Notsituationen versandt.


Das frisch gedruckte Eigenheim, Quelle: ICON

Nächster Schritt: Der „gedruckte Mensch“

Trotz all den beeindruckenden Möglichkeiten und dem Fortschritt der letzten Jahre steckt diese Technologie noch in den Kinderschuhen. Ein Haus oder eine Brücke ist an Komplexität nicht im Entferntesten mit menschlichen Organen und der Verwendung von lebenden Zellen als Druckmaterial zu vergleichen. In einigen Bereichen der Medizin ist der 3D-Druck allerdings bereits aktiv im Einsatz. Das maßgeschneiderte und frischgedruckte Kniegelenk ist keine Seltenheit mehr. Individuell produzierte Schädelteile, Kieferknochen und Wirbel kommen frisch aus dem Drucker. Dabei bestehen die Teile meist noch aus Titan, Keramik oder Kunststoff. Kronen beim Zahnarzt werden nach der Vermessung zu einem Zehntel des normalen Preises innerhalb von 15 Minuten gedruckt. Bei Hörgeräten ist fast der ganze Markt auf diese Technologie umgestiegen und auch Tabletten wurden nun erstmals auf diese Weise hergestellt. Der Vorteil? Mehrere Tabletten können zu einer kombiniert werden, welche die unterschiedlichen Wirkstoffe zu bestimmten Zeiten freisetzt.

Die Herausforderung: Organe

Um jedoch den gedruckten Menschen Wirklichkeit werden zu lassen, muss die Technologie drei entscheidende Voraussetzungen erfüllen. Erstens benötigt man eine Art Gerüst, um die Form oder innere Struktur des zu ersetzenden Organs vorzugeben. Dabei benötigt man ein Material, das sich, nachdem die Zellen selbst eine stabile Form angenommen haben, zersetzt und vom Körper absorbiert werden kann. Zweitens müssen die lebenden Zellen an den richtigen Stellen des Gerüsts angesiedelt werden. Ein Organ besteht aus mehreren Zelltypen. Diese müssen dem Original durch eine Biopsie entnommen und beim Drucken entsprechend verteilt werden. Die Druckerpatrone ist dabei mit sogenannter „Biotinte“ gefüllt. Sie besteht je nach Druckvorgang aus körpereigenen Zellen, Enzymen, Wachstumsfaktoren und Gelatine. Drittens bedarf es einer Möglichkeit, wie das künstliche Organ durchblutet werden kann. Die Versorgung des Gewebes mit Blut und Nährstoffen erfolgt beim Menschen über Blutgefäße und kleinere Gefäße, den sogenannten Kapillaren. Diese in Form eines Versorgungsnetzwerkes zu drucken, ohne dabei die Zellen zu beschädigen, ist vor einigen Wochen erstmals gelungen.


Erste Erfolge

Bis auf diese Weise ein voll funktionsfähiges Herz gedruckt werden kann, ist es noch ein weiter Weg. Doch bei einfacheren Strukturen wurden bereits große Erfolge erzielt. Schafen, deren Menisken den von Menschen sehr ähneln, wurde ein gedrucktes Gerüst inklusive der körpereignen Zellen implantiert, welches innerhalb von 3 Monaten tatsächlich zu einem neuen Meniskus heranwuchs. Doch am beeindruckensten ist die Geschichte der 2-jährigen Tessa Evans. Sie wurde ohne Nase geboren und erhielt nachträglich eine künstliche dank BioPrinting. Sie besteht aus einem Polymer-Gerüst mit eigenen Knorpelzellen. Das Gerüst löst sich im Laufe der Zeit auf und zurück bleiben nur die natürlichen Zellen – eine richtige Nase also, die sogar mitwächst. Willkommen in der Zukunft!

Und nun?

Forscher sind zuversichtlich, dass ähnliche Erfolge auch mit Organen wie Herz, Niere oder Leber erzielt werden können. Dabei ist die Hoffnung, dass neben der dringend benötigten Anzahl an Spenderorganen weltweit auch das hohe Risiko der Abstoßung des Organs durch die Nutzung der körpereigenen Zellen eliminiert werden kann.

Auch wenn Frankenstein-freudige Unternehmen wie das italienische Start-Up MHOX planen, bis 2027 funktionsfähige Augen mit integrierter Aufzeichnungsfunktion zu drucken, ist der Bereich BioPrinting eine revolutionäre Technologie, welche es uns eines Tages ermöglichen wird, Patienten eine schnelle, individualisierte und weitaus umfangreichere medizinische Versorgung anzubieten.


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