Apfelreste als 3D-Druckmaterial für Geweberegeneration von Knochen und Knorpel

Forscher der Politechnischen Universität Madrid (UPM) haben in Zusammenarbeit mit dem Spanischen Nationalen Forschungsrat (CSIC) in Barcelona biokompatible Materialien aus Apfeltrester hergestellt, die für 3D-Druckverfahren bei Geweberegeneration für die Behandlung von Arthrose oder Osteoporose eingesetzt werden können.

Apfeltrester ist ein reichlich verfügbarer Rohstoff, der bei der Herstellung von Apfelsaft zurückbleibt. Weltweit wurden in 2015 über 70 Millionen Tonnen Äpfel produziert, davon kamen rund 15% aus der Europäischen Union. Bei der Produktion von Apfelsaft fällt 75% auf den Saft selbst und die verbleibenden Pressrückstände, auch Trester genannt, werden zum Großteil als Tierfutter oder Kompost verwertet. Weiteren Einsatzbereiche der Abfälle hat ein spanisches Team an Wissenschaftlern nun erforscht.

Durch die sequentielle Extraktion von verschiedenen bioaktiven Molekülen wie Antioxidantien oder Pektin, erhielten die Forscher die Grundlage zur Aufbereitung von Biomaterialien, die eine geeignete Porosität und Textur für Gewebezüchtung aufweisen. Antioxidantien und Kohlenhydrate stellen 2% und Pektin rund 10% des Gewichts von getrockneten Apfeltrester dar. Während die extrahierten Zellen in Nahrungsergänzungsmitteln Einsatz finden, eignet sich Pektin beispielsweise auch für medizinische Anwendungen durch seine hohe Bioverträglichkeit. Neben Medikamenten für die Krebsbehandlung kann es auch zur Wundheilung verwendet werden.

Die verbleibende Rohmasse nach der Extraktion von Antioxidantien und Pektin aus dem Trester verfügt laut dem Forscherteam über eine geeignete Struktur, Textur und Zusammensetzung um das Wachstum verschiedener Zelltypen zu ermöglichen. Speziell möchten die Forscher hier Osteoblasten, Zellen für die Bildung von Knochengewebe, und Chondrozyten, auch Knorpelzellen genannt, heranziehen. Die Biomaterialien aus dem Apfeltrester können in Verbindung mit 3D-Drucktechnologie als Trägerstrukturen bei der Regeneration von Knochen- und Knorpelgewebe verwendet und zur Behandlung von Krankheiten wie Arthrose, Osteoporose oder auch Arthritis eingesetzt werden.

Damit wird nicht nur Abfallmaterial wiederverwertet, sondern auch ein im Vergleich sehr günstiges Material für solche Zwecke geschaffen. Während vergleichbare Produkten um die € 100 pro Gramm kosten, ist eine Tonne Apfeltrester für den selben Preis erhältlich.

Forscher Milagro Ramos, der an der Studie mit dem Titel “Multivalorization of apple pomace towards materials and chemicals. Waste to wealth” beteiligt war, fügt hinzu:

“Mit diesem Ansatz haben wir gleich zwei Ziele erreicht – erstens die Verwendung von Abfall als ein erneuerbares Rohmaterial von hohem Wert und chemischer Vielfalt und zweitens die Reduktion von Abfallaufkommen in der Umwelt.”