Forscher entwickeln biomedizinische Implantate aus Pflanzen wie Petersilie, Vanille und Orchideen

Einem Team von Biomed-Experten der University of Wisconsin-Madison, gelang das Unglaubliche.  Aus Pflanzen wie  Petersilie, Vanille und Orchideen schufen die Forscher eine Auswahl von neuartigen, biomedizinischen Implantaten, die  für die Reparatur von Muskeln, Organen und Knochen verwendet werden könnten. Diese neue Technik könnte  eine  Konkurrenz zu  Bioprinting  darstellen.  

Die Verwendung der natürlichen Materialien von Pflanzen wie Petersilie, Vanille und Orchideen für biomedizinische Implantate, bietet viele Vorteile: sie besitzen vielseitige Strukturqualitäten wie zum Beispiel Festigkeit und Porosität. Außerdem sind sie  erneuerbar, leicht zu massenproduzieren und preiswert. Zusätzlich stellen manche Pflanzen ein Zellulosegerüst mit großer Fläche für die Anhaftung von Zellen zur Verfügung. Ein Team von Forschern der University of Wisconsin-Madison, unter der Leitung von William Murphy, Ph.D., Professor für Biomedizinische Technik und Co-Direktor des UW-Madison Stem Cell und Regenerative Medicine Center, machte sich diese Vorteile jetzt zu Nutze.

In einer Studie mit dem Titel „Biofunctionalized Plants as Diverse Biomaterials for Human Cell Culture“, die  in Advanced Healthcare  Materials veröffentlicht wurde, erläutern die Wissenschaftler ihr innovatives Projekt. Um biomedizinische Implantate herzustellen,  werden alle  Pflanzenzellen aus der Pflanze entfernt, bis nur noch das Zellulose Gerüst übrig bleibt. In dieses werden dann menschliche Stammzellen eingesetzt, die sich an der Pflanzenhülse „festhalten“ und sich vermehren können. Wichtig  bei diesem Prozess ist, dass sich die Stammzellen nach der Struktur der Zellstoffschalen ausrichten und dadurch in Formation gehalten werden.

“Pflanzen sind wirklich spezielle  Materialien, da sie ein sehr hohes Oberflächen-zu-Volumen-Verhältnis haben und ihre Porenstruktur ist einzigartig für den Transport von Flüssigkeiten entworfen.  Sie sind außerordentlich gut bei der Kultivierung neuer Gewebe und Organe, und es gibt Tausende von verschiedenen Pflanzenarten die  leicht verfügbar sind. Sie stellen ein enormes Potential  für neue Materialien für Tissue Engineering-Anwendungen dar. “, sagte Dr. Murphy.

Den Forschern zufolge bietet aber nur eine handvoll Naturstoffe  die richtigen Eigenschaften für die Aufgabe. Um diese zu finden, kooperierten die Wissenschaftler mit dem  Madisons Olbrich Botanischen Garten und dessen Kurator John Wirth. Zusätzlich zu Vanille, Petersilie und Orchideen schlugen Wirth und das Olbrich-Team vor, Bambus, Elefantenohrpflanzen und Wasabi für die Herstellung von biomedizinischen  Gerüsten  zu verwenden. Nun wird geplant, Tests an Tieren durchzuführen, deren Ergebnisse  bestimmen könnten, ob die  Methode auf den Menschen anwendbar ist.  Toxizität ist laut Murphy unwahrscheinlich, jedoch existiert das Potenzial für unerwünschte Immunantworten, wenn diese Pflanzengerüste in ein Säugetier implantiert werden.

Während 3D-Bioprinting in keiner Weise  durch die Forschung geschädigt wird, zeigt die Entdeckung, dass einfache Lösungen gelegentlich genauso effektiv wie  komplexe sein können.