Erster erfolgreicher Test – Wundbehandlung mit Mikrorobotern im Körper

Bioprint-Mikroroboter zur Wundbehandlung im Körperinneren

Ein chinesische Forschungsteam hat in Modellversuchen erfolgreich Mikroroboter eingesetzt, um Magenwandverletzungen aus dem Körperinneren heraus zu behandeln. Dies ist der erste Nachweis für die Anwendbarkeit der neuen Technologie. In Zukunft könnte damit möglicherweise eine Vielzahl von Wundbehandlung im Körperinneren erfolgen, ohne das eine größere Operation erforderlich wird.

Mit dem neuen Verfahren des „in situ, in vivo Bioprinting“ hoffen die Forschenden die Behandlung von inneren Verletzungen zu revolutionieren. Die jetzt durchgeführten Versuche an Verletzungen der Magenwand seien äußerst vielversprechend. Die von den Mikrorobotern „gedruckten Zellen hatten eine hohe Lebensfähigkeit und wiesen eine stetige Proliferation auf, was auf eine gute biologische Funktion der Zellen hindeutet“, berichtet das Forschungsteam der Tsinghua University in Peking. Veröffentlicht wurden ihre Ergebnisse in der Fachzeitschrift „Biofabrication“.

Magenwandverletzung mit Mikrorobotern behandelbar?

„Magenwandverletzungen sind ein weit verbreitetes Problem im Verdauungstrakt, und etwa 12 Prozent der Weltbevölkerung leiden in unterschiedlichem Ausmaß darunter“; erläutert Professor Tao Xu von der Tsinghua Universität. Hier stelle das Bioprinting – also das Einbringen neuer Zellen direkt an die Wunde, um das Gewebe zu reparieren – eine potenziell sehr nützliche Methode zur Behandlung der Verletzungen dar. Bisher sei die Technologie allerdings nur eingeschränkt nutzbar.

Bisherige Einschränkungen der Bioprinter

„Bioprinter sind in der Regel recht groß und können nicht ohne invasive Chirurgie zur inneren Gewebereparatur eingesetzt werden, da genügend Platz für den Druckvorgang geschaffen werden muss“, erläutert Prof Xu. Hier setzt die Forschungsarbeit der chinesischen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler an. Sie hatten sich zum Ziel gesetzt, einen Mikroroboter zu entwickeln, der über ein Endoskop in den Körper eingebracht werden kann, um die Gewebereparatur im Körperinneren durchzuführen.

Mikroroboter zum Bioprinting entwickelt

Die neue Studie bestätigt den Erfolg des Forschungsteams. Die entwickelte Bioprinting-Plattform ist ein Delta-Roboter, der aus einer festen Basis, einer beweglichen Plattform und drei identischen kinematischen Ketten besteht, berichten die Forschenden. Für das Einbringen in den Körper könne der Mikroroboter sich selbst zusammenfalten und sich anschließend wieder entfalten, bevor der Bioprinting-Vorgang beginnt.

Erste Tests der Mikroroboter

„Wir haben das System auf zwei Arten getestet“, berichten die Forschenden weiter. Einerseits an dem biologischen Modell eines menschlichen Magens mit einem Endoskop, „um die Einführungs- und Druckoperationselemente des Prozesses nachzuahmen.“ Anderseits wurde auch ein Bioprinting-Test in einer Zellkulturschale durchgeführt, um zu testen, wie wirksam das Gerät beim Bioprinting lebensfähiger Zellen und bei der Wundheilung ist, so das Forschungsteam.

In beiden Tests hätten die Bioprint-Mikroroboter vielversprechende Ergebnisse gezeigt. In der 10-Tage-Zellkultur haben die gedruckten Zellen eine hohe Lebensfähigkeit und eine stetige Proliferation aufgewiesen, was auf eine gute biologische Funktion der Zellen in gedruckten Gewebegerüsten hinweist, so Prof. Xu.

Weitere Forschung erforderlich

Die aktuelle Studie ist nur ein erster Schritt und nun seien weitere Forschungsarbeiten erforderlich, um die Mikroroboter tatsächlich zu Anwendung zu bringen, berichten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler. Auch die Reduzierung der Größe der Bioprinting-Plattform und die Entwicklung sogenannter Bioinks seien hier weitere wichtige Meilensteine, so das Forschungsteam. (fp)