Wiener Forscher bauen Plazenta mit 3D-Druck nach

Um wichtige Bio-Membranen besser zu verstehen, greifen Forscher an der TU Wien zu neue Methoden: Sie stellen mit einem 3D-Druck-Verfahren eine künstliche Plazentabarriere auf einem Chip her. Das organische Material wird bei dem Ansatz auf einem Gerüst angesiedelt, das mittels hochauflösendem 3D-Druck aufgebaut wird, heißt es in der Aussendung der TU Wien.

Wie es die Plazenta bewerkstelligt, dass in der Regel nur die „richtigen“ Substanzen von der Mutter zum ungeborenen Kind und umgekehrt gelangen können, ist noch nicht vollständig geklärt. Das liege auch daran, dass ihre Funktion am Menschen nicht direkt untersucht werden kann. Um die Mechanismen hinter der Durchlässigkeit der Bio-Membranen des Organs zu verstehen, brauche es daher neue Ansätze.

Forschungsförderungen

Einen solchen verfolgt Aleksandr vom Institut für Werkstoffwissenschaften und Werkstofftechnologie der TU und sein Team, indem sie mittels Laserstrahl ganz gezielt und in kleinster Auflösung Strukturen schaffen. An solchen 3D-Druck-Verfahren arbeitet man an der TU Wien seit Jahren. Neben einem mit bis zu 1,5 Mio. Euro dotierten „Starting Grant“ des Europäischen Forschungsrats (ERC) hat Ovsianikov dafür auch einen bis zu zwei Mio. Euro schweren ERC-„Consolidator Grant“ erhalten.

Als Grundstoff bei der Methode dienen Materialien, die mit Hilfe von Laserstrahlen zum Aushärten gebracht werden. „In unserem Fall handelt es sich dabei um ein Hydrogel mit guter Bioverträglichkeit. Nach dem Vorbild der natürlichen Plazenta stellen wir eine Oberfläche mit kleinen, gewundenen Zotten (Ausstülpungen; Anm.) her. Dort können sich dann Plazentazellen ansiedeln und eine Oberfläche erzeugen, die der natürlichen Plazenta sehr ähnlich ist“, so Ovsianikov.

Chip repräsentiert Fötus und Mutter

Ziel der Wissenschafter, die über ihre Arbeit im Fachblatt „International Journal of Bioprinting“ berichteten, ist es, eine künstliche Plazentabarriere auf einem sogenannten „Chip“ herzustellen. „Unser Chip besteht aus zwei Bereichen - eine repräsentiert den Fötus, der andere die Mutter. Dazwischen stellen wir in einem speziellen 3D-Druck-Verfahren eine Trennwand her - die künstliche Plazentamembran“, so Denise Mandt, die an dem Projekt beteiligt ist.

Mit einem derartigen Aufbau können Bedingungen wie Druck, Temperatur, Geometrie und Nährstoffversorgung von sogenannten Miniorganen kontrolliert werden. Wie die Plazenta oder andere „Organs-on-a-Chip“ (auf Deutsch: Organe auf einem Chip) dann auf die Gabe von Medikamenten reagieren, kann so direkt abgelesen werden. So lassen sich etwa mögliche Krankheitsverläufe analysieren.

Erste Tests hätten gezeigt, dass sich die 3D-gedruckte Plazenta am Chip ähnlich wie eine echte Plazenta verhält, heißt es. Im nächsten Schritt wollen die Forscher damit wichtige Aspekte des Nährstofftransports von der Mutter zum Fötus untersuchen.