Forschende am Institut für Bioengineering in Katalonien (IBEC) haben neuartige 3D-gedruckte Gerüste aus Polymilchsäure (PLA) und Calciumphosphat (CaP) entwickelt, die die Bildung von Blutgefäßen fördern und so die Heilung und Regeneration von Knochengewebe verbessern. Diese Methode könnte eine vielversprechende Alternative zu traditionellen Transplantationstechniken darstellen, die häufig an mangelnder Gefäßversorgung scheitern.
Die Gerüste, die mithilfe von 3D-Bioprinting präzise gefertigt wurden, kombinieren mechanische Stabilität mit biologischer Funktionalität. Knochen bestehen aus einer mineralisierten und einer nicht-mineralisierten Komponente, die für eine effiziente Heilung durchblutet werden muss. Die von IBEC entwickelte Struktur gewährleistet eine optimale Porosität, um den Transport von Nährstoffen und Sauerstoff zu ermöglichen, Zellen eindringen zu lassen und Abfallstoffe abzutransportieren.
In vitro-Tests zeigten, dass die Gerüste menschliche mesenchymale Stammzellen zur Proliferation anregten und die Sekretion von vaskulärem endothelialem Wachstumsfaktor (VEGF) stimulierten, einem Schlüsselfaktor für die Blutgefäßbildung. In vivo-Tests mit einem Mausmodell ergaben, dass die Gerüste bereits nach einer Woche eine gute Integration und signifikante Gefäßbildung zeigten. Nach vier Wochen waren die Blutgefäße stabiler und wiesen verdickte Wände auf, was auf eine nachhaltige Gefäßversorgung hindeutet.
„Wir glauben, dass unsere 3D-gedruckten Gerüste die Art und Weise, wie wir die Knochenregeneration angehen, revolutionieren könnten. Durch die Verbesserung der Vaskularisierung können wir die Heilungsergebnisse deutlich verbessern und das Risiko von Komplikationen im Zusammenhang mit herkömmlichen Transplantationsmethoden verringern“, sagte Oscar Castaño, leitender Forscher am IBEC.
Die Ergebnisse markieren einen wichtigen Schritt in der Entwicklung von patientenspezifischen Implantaten, die die Erfolgschancen bei der Knochenheilung steigern und Komplikationen wie Gewebenekrose minimieren könnten.