Willkommen zu unserem neuen Post! In diesem Artikel präsentiere ich Ihnen einige Kuriositäten über die Herstellung künstlicher Organe. Folgende Aspekte werden behandelt:
Was ist Tissue Engineering?
Wie funktioniert der Prozess der Gewebeherstellung?
Im Labor erfolgreich replizierte Organe
Klinisch und im Labor Beispiele
Vor- und Nachteile künstlicher Organe
Machen Sie sich bereit, erstaunliche Dinge über das Tissue Engineering zu erfahren und überraschen Sie Ihre Freunde mit diesen interessanten Fakten.
Was ist Tissue Engineering?
Tissue Engineering ist die Wissenschaft, die für die Züchtung neuer Zellen verantwortlich ist, um im Labor Gewebe zu erzeugen. Um diese Gewebe herzustellen, ahmen sie die Nanostruktur von Körpergewebe nach. Diese Wissenschaft zielt darauf ab, biokompatible Materialien zu verwenden, um negative Reaktionen im Organ zu vermeiden. Dieses Material muss als Stütze dienen, die umliegenden Zellen schützen und die Zellregeneration ermöglichen.
Wie funktioniert der Herstellungsprozess von den Geweben?
Für die Rekonstruktion von Organen wird der Einsatz verschiedener Materialien untersucht, wie zum Beispiel: künstliche oder natürliche Keramik, biologisch abbaubare Kunststoffe und Matrizen aus gespendeten oder tierischen Organen. In diesem letzten Beispiel wird ein Dezellularisierung durchgeführt, um immunologische Reaktionen zu vermeiden. Bei der Dezellularisierung werden die Zellen des Spenders entnommen und durch die Zellen der Person ersetzt, die das Transplantat erhalten soll.
Diese Materialien dienen als Grundlage für den Aufbau des zukünftigen Organs und die Zellen wiederholen Signalreize. Auch dieses Modell wird mit Zellen des Patienten beladen, was den Regenerationsprozess beschleunigt. Wenn nicht genügend Zellen aus demselben Gewebe vorhanden sind, wird nach Stammzellen oder Zellen aus anderen Geweben gesucht.
Zuvor wird eine Probe der Zellen dieses Organs entnommen und diese Zellen kultiviert. Diese auf dem „Gerüst“ gewachsenen Zellen werden ausgesät, bis sie es bedecken. Diese Zellen müssen an einer bestimmten Stelle positioniert werden und die Schichten werden nacheinander platziert.
Es gibt auch Forschungsarbeiten, die den Einsatz von 3D-Druckern mit biokompatiblen Materialien planen, um den Prozess der Herstellung dieses „Gerüsts“ zu beschleunigen. Durch den Einsatz des 3D-Druckers kann die Erstellungszeit des „Gerüsts“ von 9 Stunden auf wenige Minuten verkürzt werden. Mit der Druckmethode von Dr. Chi Zhou konnte diese Zeit auf neun Minuten verkürzt werden, allerdings ist sie immer noch nicht in der Lage, vollständige Organe zu bauen.
Nach der ersten Vorbereitung des Modells wird es in den Bioreaktor eingebracht. Dieses Gerät ist dafür verantwortlich, die Funktionen des Organismus nachzuahmen, um physiologische Bedingungen zu schaffen, die denen des menschlichen Organismus so nahe wie möglich kommen, sodass Gewebeentwicklung und -reifung stattfinden können. Die Funktionen des Bioreaktors sind: Kontrolle der Temperatur, Austausch von Gasen, Nährstoffen und Abfallstoffen aus den Zellen. Das endgültige Gewebe wird in das geschädigte Organ implantiert, um die Regeneration zu fördern.
Organe im Labor erfolgreich repliziert
Beim Menschen konnten bisher flache Organe (Haut), Schläuche (Blutgefäße und Harnröhre) und nicht-röhrenförmige Hohlorgane (Magen und Blase) implantiert werden. Aufgrund der Komplexität dieser Organe konnten bisher keine festen Organe implantiert werden. Eines der größten Probleme bei der Schaffung dieser Organe ist die Verbindung der Venen, Arterien und Kapillaren, um die Blutversorgung zu gewährleisten und das Organ am Leben zu erhalten.
Klinische und Labor-Beispiele
Molly Stevens ist eine britische Professorin, die die Forschung zur Anwendung intelligenter Polymersysteme für die Knochenkultur leitete. Mit dieser innovativen Methode konnten große Mengen reifer menschlicher Knochen und anderer Organe erzeugt werden, die schwieriger zu replizieren sind, wie beispielsweise Leber und Bauchspeicheldrüse.
Das bekannteste Beispiel für ein künstliches Organ ist die künstliche Haut, die aus einer Kollagenmembran erzeugt wird und Patienten bei Verbrennungen oder Schönheitsoperationen hilft.
Doris Taylor ist eine Forscherin aus den USA, der es gelungen ist, das Herz einer Ratte zu dezellularisieren und Herzzellen zu injizieren. Acht Tage nach dem Eingriff gab er an, dass das Herz schlage.
Mithilfe des Abdrucks gelang es Dr. Atala, eine Minileber zu bauen, die Medikamente verstoffwechseln kann. Die nächste Herausforderung besteht nun darin, es lebensgroß zu machen.
Es wurde ein künstliches Ohr geschaffen, das nach 12 Wochen Wachstum einer Ratte implantiert wurde. Das künstliche Organ sieht dem natürlichen Ohr ähnlich und behält zudem seine Flexibilität. Diese Studie wurde von Wissenschaftlern des Massachusetts General Hospital (Boston) durchgeführt und hierfür wurden tierische Zellen verwendet.
Vor- und Nachteile künstlicher Organe
Spanien ist eine Referenz für Organspenden, doch die Zahl der Menschen, die eine Transplantation benötigen, übersteigt die Zahl der Spenden. Tissue Engineering könnte helfen, diesen Organmangel zu beheben. Ein weiterer Vorteil, der durch die Senkung der Preise für die Herstellung künstlicher Organe entstehen könnte, ist die Verringerung des Organhandels und der Personen Entführungen.
Obwohl es bereits erfolgreiche Fälle künstlicher Transplantationen beim Menschen gibt, sind noch weitere Studien erforderlich und die Kosten für dieses Verfahren sind immer noch sehr hoch. Da diese Organe aus Zellen der Person hergestellt werden, die sie erhalten soll, sinkt tendenziell das Risiko einer Transplantatabstoßung.
Siehe auch 60 Kuriositäten über die menschlichen Körper:
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