Organe

Der unscheinbare Drucker, der in einem Labor der amerikanischen Wake Forest University vor sich hin quietscht, hat schon ein paar Jahre auf dem Buckel. Aber er druckt und druckt und druckt. Tröpfchen für Tröpfchen schleudert er aus seinen Tintenpatronen 6000 Punkte pro Sekunde, von rechts nach links und von links nach rechts. In seinem Druckerschacht stapeln sich allerdings keine bunten Urlaubsbilder, keine Romane und auch keine Steuererklärung. Aus seinem Schacht kommt ein Herz: ein kleines, weiches, dreidimensionales Gebilde. Vierzig Minuten vergehen, bis das Herz fertig gedruckt ist. Sechs Stunden dauert es, bis sich seine Muskeln erstmals zusammenziehen. Es ist ein Organ zum Selbstausdrucken. Noch ist das Miniherz ein Prototyp, ein frühes Experimentierobjekt. Bis es einmal in einem Versuchstier schlagen wird, müssen die Forscher noch viel Arbeit in ihr Projekt stecken. Das räumt auch Anthony Atala ein, Direktor am Institut für regenerative Medizin der Wake Forest University und Schöpfer des Do-it-yourself-Herzens. Atalas Erfindung zeigt aber, in welche Richtung die Medizin gehen will: Ärzte rund um den Globus träumen davon, künftig Gewebe, Adern und Organe zu drucken - am liebsten direkt in den Menschen und mit dessen eigenen Zellen. Das verhindert eine Abstoßung des Gewebes, vor allem aber verkürzt es die Wartezeit auf eine Organtransplantation. »Der Mangel an Spenderorganen ist eines der brennendsten Probleme der Menschheit«, sagt Atala. »Alle 30 Sekunden stirbt ein Patient an einer Krankheit, die dadurch geheilt werden könnte, dass sein Gewebe erneuert oder ersetzt wird.« 3-D-Drucker sollen das ändern. Seit Jahrzehnten spuken die Geräte bereits durch Labors und Entwicklungsabteilungen, wirklich populär sind sie allerdings erst in den vergangenen Jahren geworden. Manche sehen aus wie der ganz normale Tintenstrahldrucker aus dem Elektronikmarkt, andere erinnern an Plotter, wie man sie aus Architekturbüros kennt, oder an den Replikator aus den Star-Trek-Filmen.

Die grundlegende Funktion ist aber immer dieselbe: Punkt für Punkt sprühen Düsen eine zähe Masse auf eine Oberfläche - genau an jenen Stellen, die ein Computer zuvor berechnet hat. Ist eine Ebene fertiggestellt, senkt sich die Oberfläche ab; die nächste Schicht wird gedruckt. Löcher und komplexe Konturen entstehen dadurch, dass die Maschine sowohl mit festem als auch mit wasserlöslichem Material arbeiten kann. Die Platzhalter werden später einfach ausgewaschen. Bislang produzieren die 3-DDrucker vor allem Zahnbürsten und anderen Plastikkram. Sie können aber mehr. »Inzwischen sind die Maschinen so ausgefeilt, dass sie auch vor komplexen Zellstrukturen nicht mehr zurückschrecken müssen«, sagt der Biologe Vladimir Mironov, von der University of South Carolina, einer der Pioniere auf dem Gebiet der gedruckten Organe. Statt mit Tinte arbeiten die Biodrucker mit einer gelartigen Zellmasse, statt Plastik stapeln sie Schichten aus lebendem Material übereinander. Und das durchaus erfolgreich: Haut und Bandscheiben haben die Gewebe-Ingenieure bereits gedruckt, an Ohren und Blasen arbeiten sie, von Lebern und Nieren träumen sie. Vor allem der Ausdruck von Hautfetzen ist weit fortgeschritten. In seinem Labor in Wake Forest hat Anthony Atala dazu einen Drucker mit einem Laser kombiniert. Wie ein Scanner fährt der Laserstrahl zunächst über die beschädigten Hautpartien. Er erkennt, wie tief die Wunde ist, und erstellt daraus eine dreidimensionale Karte. Anschließend macht sich der Druckkopf an die Arbeit: Schicht für Schicht füllt er das Relief der Wunde - zunächst mit sogenannten Fibroblasten, die die Haut in den tiefen Regionen zusammenhalten, anschließend mit hornbildenden Zellen, aus denen die widerstandsfähige Oberschicht entsteht. Jeder Tropfen, der aus den sterilisierten Tintenpatronen schießt, ist dabei so groß wie eine Zelle.