Laserlicht erzeugt synthetisches Gewebe

Ist Gewebe stark geschädigt oder sind Gewebeteile vollständig entfernt, kann der Körper sich oft nicht selbstständig regenerieren. Und häufig steht für Transplantationen kein entsprechendes körpereigenes Material zur Verfügung. Deshalb fordern Mediziner Gewebe-Implantate, die eine vollständige Regeneration ermöglichen. Forscher des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnik (ILT) in Aachen haben nun in Kooperation mit weiteren Fraunhofer-Instituten ein Verfahren zur Erzeugung biomimetischer Stützstrukturen entwickelt, die so naturgetreu wie möglich dem endogenen Gewebe nachempfunden sind. Dazu wurde das Verfahren des Rapid Prototyping auf körpereigene Materialien übertragen. Die Forscher kombinieren organische Substanzen mit Polymeren und erzeugen dreidimensionale Strukturen, die für den Bau von künstlichem Gewebe geeignet sind. Als Basis dienen gelöste Proteine und Polymere, die gezielt mit Laserlicht bestrahlt und durch photolytische Wirkungen vernetzt werden. Das A und O der neuartigen Mikrochiplaser sind extrem kurze Pulszeiten im Pikosekundenbereich und die hohe Intensität des Laserstrahls. Die kurzen Pulszeiten führen dazu, dass das Material keine schädliche Erwärmung erfährt. Höchste Pulsleistungen im Megawattbereich bewirken, dass im Laserfokus extrem viele Photonen in extrem kurzer Zeit eintreffen und dort einen nichtlinearen Effekt auslösen. Die Moleküle in der Flüssigkeit nehmen mehrere Photonen zugleich auf, sodass sich freie Radikale bilden, die eine chemische Reaktion zwischen den umgebenden Molekülen auslösen. So entstehen aus der Flüssigkeit heraus Festkörper. „Wir können auf diese Weise Stützgerüste für Zellverbände mit einer Auflösung von zirka einem Mikrometer direkt aus gelösten Proteinen und Polymeren exakt nach unserem Bauplan erzeugen“, erklärt Projektleiter Sascha Engelhardt. Die Forscher verwenden körpereigene Eiweißstoffe wie Albumin, Kollagen oder Fibronektin. Da reine Proteinstrukturen nicht sehr formstabil sind, werden diese mit biokompatiblen Polymeren kombiniert. Mediziner können in einem weiteren Schritt körpereigene Zellen auf das Gerüst säen. Langfristiges Ziel ist es, mit Hilfe des Verfahrens komplette künstliche, maßgeschneiderte Organe zu erzeugen.