Arthrose-Therapieansatz: Künstliches Knorpel-Gewebe erstellt mit einem 3D-Drucker

Arthrose-Patienten greifen häufig auf starke Schmerzmittel zurück. In Zukunft könnte Betroffenen eine alternative Behandlung helfen: Forschern ist es gelungen, künstliche Knorpel aus dem 3D-Drucker herzustellen. (Bild: Robert Kneschke/fotolia.com)
Alfred Domke
Mit Knorpeln aus dem 3D-Drucker gegen Arthrose
Allein in Deutschland leiden rund fünf Millionen Menschen an Arthrose. Die Schmerzen, die sich durch den Gelenkverschleiß einstellen, sind oft kaum auszuhalten. US-amerikanische Wissenschaftler arbeiten derzeit an einem Verfahren, das Betroffenen in Zukunft helfen könnte. Den Forschern ist es gelungen, Knorpel per 3D-Drucker herzustellen.

Künstliche Knorpel hergestellt
Experten zufolge ist Arthrose die häufigste Gelenkerkrankung. Betroffen sind meist Hände, Knie und Hüfte. Allein in Deutschland sind rund fünf Millionen Menschen betroffen. Patienten greifen meist zu Schmerzmitteln, um die Beschwerden zu lindern. Auch Wärme- beziehungsweise Kälteanwendungen kommen zum Einsatz. Zudem hilft Betroffenen bei Arthrose Bewegung und eine Ernährung, die ohne Fleisch und mit wenig Käse auskommt. In Zukunft könnten für Patienten weitere Behandlungsmöglichkeiten zur Verfügung stehen: US-amerikanischen Forschern ist es gelungen, künstliche Knorpel per 3D-Drucker herzustellen.

Arthrose-Patienten greifen häufig auf starke Schmerzmittel zurück. In Zukunft könnte Betroffenen eine alternative Behandlung helfen: Forschern ist es gelungen, künstliche Knorpel aus dem 3D-Drucker herzustellen. (Bild: Robert Kneschke/fotolia.com)
Arthrose-Patienten greifen häufig auf starke Schmerzmittel zurück. In Zukunft könnte Betroffenen eine alternative Behandlung helfen: Forschern ist es gelungen, künstliche Knorpel aus dem 3D-Drucker herzustellen. (Bild: Robert Kneschke/fotolia.com)

Menschliche „Ersatzteile“ aus dem 3D-Drucker
Wurde die digitale 3D-Technik im medizinischen Bereich vor einigen Jahren noch als „Science-Fiction-Methode“ bezeichnet, so ist sie heutzutage für manche Experten gar nicht mehr wegzudenken. Bereits 2014 haben Ärzte in den Niederlanden einer Frau eine künstliche Schädeldecke aus dem 3D-Drucker implantiert. Mittlerweile kann man Muskeln, Knorpel und Knochen mit den speziellen Geräten herstellen. Diese wurden teils auch schon in Tiere implantiert. Doch auch für Menschen könnten die „Ersatzteile“ bald zur Verfügung stehen.

Arthrose-Patienten müssen schwer leiden
Wissenschaftler der Pennsylvania State University (Penn State) (US-Bundesstaat Pennsylvania) gehen davon aus, dass man in wenigen Jahren menschliche Knorpel im Labor über einen 3D-Drucker herstellen kann. In einer Mitteilung der Universität erklärt Ibrahim T. Ozbolat, außerordentlicher Professor für Ingenieurwissenschaften und Mechanik, das technische Prinzip. „Unser Ziel ist, Gewebe zu schaffen, das verwendet werden kann, um große Mengen von abgenutzten Gewebe zu ersetzen“, so der Experte. „Diejenigen, die Arthrose in den Gelenken haben, leiden viel. Wir brauchen eine neue alternative Behandlung für sie.“

Nicht sehr belastbares Material
Mann kann zwar schon jetzt Knorpel in der Petrischale züchten, doch das Ergebnis ist laut Ozbolat ein nicht sehr belastbares Material. Die Wissenschaftler aus Pennsylvania setzen daher auf den 3D-Druck. Das Team konnte zeigen, dass dies funktioniert – mit Kuhknorpeln. Die Forscher zogen dafür zunächst Knorpelzellen in winzigen Röhrchen heran, die dann als Tinte dienten. Gedruckt wurde mit einer Spezialdüse, mit der sich Reihen von Knorpelsträngen hintereinander anordnen lassen. Anschließend landete das Gewebe in einer Nährlösung, um auszuhärten. „Wir können die Stränge in jeder Länge fertigen, die wir wollen“, sagte Ozbolat.

Weitere Forschung mit Kuhknorpeln
Der künstliche Kuhknorpel sei zwar dem Vorbild „sehr ähnlich“, aber längst nicht perfekt. Beim Menschen stellt sich zudem die Frage, welches Ausgangsmaterial zur Bildung des künstlichen Knorpels verwendet werden könnte. Vorstellbar seien entnommene Knorpelproben oder auch Stammzellen, die sich in Knorpelzellen ausdifferenzieren. Derzeit könne nicht gesagt werden, wann die Technik für klinische Studien am Menschen bereit ist. Das Team um Ozbolat will zunächst weiter mit dem Kuhknorpel experimentieren. (ad)

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