3D-gedrucktes Blutgefäß-Modell hilft bei Thrombose-Forschung

Ein Team der niederländischen Utrecht University und der Belgischen University of Twente untersuchte im Rahmen eines Experiments die Ursachen von Blutgerinnseln in Arterien mithilfe eines 3D-gedruckten, mikrofluidischen Blutgefäß-Modells.

3D-Drucktechnologien in Kombination mit Mikrofluidik-Systemen führten in der medizinischen Forschung schon zu einigen Durchbrüchen. Das jüngste Experiment eines niederländischen und belgischen Forscherteams, in welchem die Ursachen einer Thrombose mithilfe eines 3D-Blutgefäß-Modells untersucht werden, hat ebenso das Potential viele Leben zu retten.  

Als Thrombose bezeichnet man ein Blutgerinnsel in Arterien, welches meist zur Verstopfung von Blutgefäßen führt. Jährlich sterben weltweit über 14 Millionen Menschen an den Folgen einer Thrombose, welche unter anderem Schlaganfälle und Herzinfarkte umfassen. Das forschende Team nutzte Computertomographie-Angiographie Daten (CTA) eines echten Blutgefäßes, um herauszufinden wie sich ein Blutgerinnsel aufgrund von Stenose-Defekten bilden können.  

Auf Basis dessen erzeugten die Forscher ein 3D-Modell mit Stereolithographie (SLA) 3D-Druck. Diese Negativform wurde in weiterer Folge mit einem Mix aus Polydimethylsiloxan (PDMS) und einer Vernetzungsmittel-Mischung ausgefüllt und gehärtet, um ein mikrofluidisches Röhrchen zu erzeugen, welches den Gefäßkanal nachahmt.

Dieses Blutgefäß-Modell ist das bisher detaillierteste 3D-Modell von Arterien und den Blutfluss durch sie. Weiters waren die Forscher durch den dreidimensionalen Nachbau in der Lage die Wechselwirkung zwischen Gefäßwand und Blutfluss nachzuahmen.

Durch die Verwendung von mikrofluidischen Chips, dessen Wände mit menschlichen Nabelvenenendothelzellen beschichtet wurden, ist es den Forschern gelungen, eine Thrombozytenaggregation (Zusammenlagerung von Blutplättchen) und ein damit einhergehendes Blutgerinnsel herbeizuführen. Ebenso konnte man eine Erhöhung des Rückflusses stromabwärts des Stenose-Defekts beobachten. 

Der Erfolg dieser neuartigen Methodik, welche ebenso eine der ersten 3D-Modellierung des Blutflusses ihrer Art ist, verzeichnet einen großen Erfolg in der Forschung auf diesem Gebiet. Weiters hofft das Forscherteam, dass die Ergebnisse dieses 3D-Modells leicht mit Fluid-Flow-Simulationen am Computer übereinstimmen, um einen systembiologischen Ansatz für die Forschung zu ermitteln. 

Dank der Forschung an dem 3D-gedruckten Blutgefäß-Modell, besonders der detaillierten Auflösungs- und Durchflusskontrolle, können künftig Untersuchungen ähnlicher Art durchgeführt werden. Wenn man das mikrofluidische 3D-Blutgefäß-Modell weiterentwickelt, könnte dies der Ansatz für neue Gefäßerkrankungsforschung sein.