Zuletzt aktualisiert am 9. September 2026 von tirolturtle
Knorpel einfach neu drucken? Was nach Science-Fiction klingt, wird längst erforscht. Doch wie weit ist Bioprinting bei Arthrose tatsächlich?
Die Vorstellung klingt verlockend: Könnte geschädigter Gelenkknorpel eines Tages durch individuell hergestelltes Gewebe ersetzt oder bei der Regeneration unterstützt werden?
Ganz so einfach ist es nicht. Beim Bioprinting wird nicht einfach ein fertiges Stück Knorpel wie ein Ersatzteil ausgedruckt. Vielmehr versuchen Forschende, Biomaterialien, Zellen und biologische Wirkstoffe so miteinander zu kombinieren, dass Strukturen entstehen, die Eigenschaften natürlichen Gewebes möglichst gut nachbilden.
Bioprinting, Bioink und Scaffold – was bedeutet das?
Bioprinting ist eine besondere Form des 3D-Drucks, bei der biologische Materialien verarbeitet werden. Dabei kommt häufig sogenanntes Bioink zum Einsatz – vereinfacht gesagt eine „Biotinte“, die aus geeigneten Biomaterialien besteht und je nach Verfahren beispielsweise auch Zellen enthalten kann.
Ein weiterer Begriff taucht in der Forschung immer wieder auf: Scaffold. Gemeint ist damit eine dreidimensionale Gerüst- oder Trägerstruktur, in und an der Zellen wachsen und neues Gewebe entstehen soll.
Genau solche Scaffolds standen auch im Mittelpunkt eines großen europäischen Forschungsprojekts, über das das Arthrose Magazin bereits während seiner Laufzeit berichtet hat.
TriAnkle: Knorpel und Sehnen aus dem Bioprinter?
Das EU-Projekt TriAnkle startete 2021 und wurde Ende Juni 2025 abgeschlossen. Ziel war die Entwicklung personalisierter, 3D-biogedruckter Scaffolds auf Basis von Kollagen und Gelatine. Diese Gerüststrukturen sollten mit Stammzellen und/oder regenerativen Faktoren kombiniert werden, um die Heilung verletzter Gewebe zu unterstützen.
Dabei ging es nicht ausschließlich um Arthrose. TriAnkle untersuchte zwei konkrete Anwendungsfälle am Sprunggelenk: schwere Teilrupturen der Achillessehne sowie osteochondrale Knorpelverletzungen – also Schäden, bei denen Gelenkknorpel und der darunterliegende Knochen betroffen sind.
Die entwickelten Technologien sollten jedoch als Plattform dienen, um später auch regenerative Therapien für andere Erkrankungen von Gelenken, Sehnen und Bändern an gewichttragenden Gelenken zu ermöglichen.
Das ist für die Einordnung des Projekts wichtig: TriAnkle entwickelte keine fertige Behandlung gegen Arthrose. Das Projekt erforschte vielmehr Technologien zur Regeneration von Knorpel- und Sehnengewebe, aus denen sich langfristig auch neue Möglichkeiten für die Arthrosebehandlung ergeben könnten.
Ein europäisches Forschungsprojekt mit vielen Partnern
An TriAnkle waren Forschungseinrichtungen, Universitäten, Unternehmen und Patientenorganisationen aus mehreren europäischen Ländern beteiligt. Koordiniert wurde das mit knapp sechs Millionen Euro von der EU geförderte Projekt vom spanischen Unternehmen Viscofan.
Zu den Projektpartnern gehörten unter anderem das Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB, die Universität Stuttgart, die Technische Universität Eindhoven, CELLINK sowie die Osteoarthritis Foundation International (OAFI).
Als das Arthrose Magazin erstmals über TriAnkle berichtete, befand sich das Projekt noch mitten in der Entwicklung. Die Erwartungen an die neue Technologie waren entsprechend groß.
Der damalige Projektkoordinator, Lluís Quintana Frigola, Corporate Manager bei Viscofan Bioengineering, beschrieb ausführlich, welches Potenzial er im Bioprinting für Arthrose und regenerative Therapien sah.
Das Bioprinting ist ein vielversprechender Ansatz, um die Bedürfnisse von Arthrose-Patienten auf vielfältige Weise zu erfüllen. Osteoarthritis ist eine degenerative Gelenkerkrankung, von der weltweit Millionen von Menschen betroffen sind und die Schmerzen, Steifheit und eingeschränkte Mobilität verursacht.
Bioprinting bietet die Möglichkeit, maßgeschneiderte Lösungen für diese Patienten zu schaffen, von der Herstellung maßgeschneiderter Implantate bis zur Entwicklung von lebendem Gewebeersatz.
Im Folgenden werden einige Möglichkeiten aufgezeigt, wie das Bioprinting dazu beitragen könnte, die Probleme von Osteoarthritis-Patienten zu lindern bzw. ihre Lebensqualität zu verbessern:
Maßgeschneiderte Implantate: Das Bioprinting ermöglicht die Herstellung von Implantaten, die auf die spezifische Anatomie eines jeden Patienten zugeschnitten sind. Dies bedeutet, dass die Implantate so gestaltet werden können, dass sie genau den Konturen des Gelenks des Patienten entsprechen, was das Risiko von Komplikationen verringern und die Wirksamkeit des Implantats insgesamt verbessern kann. Maßgefertigte Implantate können auch Variationen der Gelenkform und -größe berücksichtigen, wodurch die Passform optimiert und der Bedarf an weiteren Anpassungen verringert wird.
Biomimetische Materialien: Das Bioprinting ermöglicht die Verwendung biomimetischer Materialien, die den natürlichen Geweben des Körpers sehr ähnlich sind. Indem sie die Eigenschaften von Knorpel und Knochen nachahmen, können sich biologisch gedruckte Materialien besser in das umgebende Gewebe integrieren, was die Leistung verbessert und das Risiko einer Abstoßung verringert. Diese biomimetischen Materialien können im Vergleich zu herkömmlichen Implantaten eine natürlichere und dauerhaftere Lösung für Arthrosepatienten darstellen.
Tissue Engineering: Mithilfe des Bioprinting lassen sich lebende Gewebe herstellen, die beschädigtes oder degeneriertes Gelenkgewebe ersetzen können. Für Arthrose-Patienten könnte dies die Herstellung von Knorpel- oder Knochengewebe bedeuten, das dem körpereigenen Gewebe des Patienten sehr ähnlich ist und einen regenerativen Ansatz zur Behandlung von Gelenk-Degenerationen bietet. Diese biologisch gedruckten Gewebe haben das Potenzial, die Heilung und Wiederherstellung der Gelenkfunktion zu fördern, und bieten eine umfassendere Lösung für die Behandlung von Arthrose.
Systeme zur Verabreichung von Medikamenten: Mithilfe des Bioprinting lassen sich auch ausgeklügelte Systeme zur Verabreichung von Medikamenten herstellen, die in Implantate oder Gewebe integriert werden können, um eine gezielte und kontrollierte Wirkstoffabgabe zu ermöglichen. Für Arthrose-Patienten könnte dies die Entwicklung von Implantaten bedeuten, die entzündungshemmende Medikamente oder andere therapeutische Wirkstoffe direkt in das betroffene Gelenk abgeben und so helfen, Schmerzen und Entzündungen besser zu kontrollieren. Dieser gezielte Ansatz hat das Potenzial, die Wirksamkeit der Behandlung zu verbessern und gleichzeitig die systemischen Nebenwirkungen zu minimieren.
Regenerative Therapien: Das Bioprinting hat das Potenzial, regenerative Therapien für Osteoarthritis zu unterstützen, indem es Plattformen für die Bereitstellung von Zellen, Wachstumsfaktoren und anderen biologischen Signalen schafft, die die Gewebereparatur und -regeneration fördern können. Durch die Schaffung eines Umfelds, das den natürlichen Heilungsprozessen des Körpers förderlich ist, können bioprinted-Konstrukte die Knorpel- und Knochenregeneration erleichtern und so einen ganzheitlicheren Ansatz für die Behandlung von Arthrose bieten.
Kurz gesagt, das Bioprinting kann die Behandlung von Arthrose revolutionieren, indem es personalisierte biomimetische Lösungen bietet, die auf die spezifischen Bedürfnisse jedes einzelnen Patienten eingehen.
Obwohl sich der Bereich des Bioprinting noch in der Entwicklung befindet, ist das Potenzial, die Herausforderungen der Arthrose zu bewältigen, beträchtlich, und die laufende Forschung und Entwicklung in diesem Bereich verspricht viel für die Zukunft der orthopädischen Medizin.
Die Stellungnahme von Lluís Quintana Frigola ist auf der Website der Osteoarthritis Foundation International (OAFI) erschienen und wurde Mithilfe des Übersetzungstools DeepL ins Deutsche übersetzt. Die Verweise zu Studien sind im spanischen Originalartikel enthalten. Für die Genauigkeit der Übersetzung übernimmt die Autorin keine Gewähr.
Was ist aus TriAnkle geworden?
Als das Arthrose Magazin erstmals über TriAnkle berichtete, waren viele der beschriebenen Möglichkeiten noch Ziele und Erwartungen. Inzwischen ist das EU-Projekt abgeschlossen – und es gibt erste Ergebnisse.
Die im Projekt entwickelten Ansätze wurden unter anderem in Tiermodellen untersucht. Nach Angaben des TriAnkle-Konsortiums zeigten die ausgewählten und getesteten Prototypen Verbesserungen bei untersuchten Merkmalen der Gewebeheilung, darunter Gefäßneubildung und Kollagendichte.
Interessant ist auch eine Erkenntnis aus dem Projekt, die zunächst wenig spektakulär klingt: Eine möglichst komplexe Therapie muss nicht automatisch die beste sein. Wenn ein einfacher aufgebauter Ansatz einen vergleichbaren Nutzen erzielt, könnte dies den späteren Weg in die klinische Anwendung erleichtern. Einfachere Therapien können mit weniger Risiken verbunden sein und benötigen möglicherweise eine kürzere Entwicklungszeit.
Damit hat TriAnkle wichtige Grundlagen für die weitere Forschung geschaffen. Von einer Bioprinting-Therapie für Menschen mit Arthrose kann dennoch noch keine Rede sein. Die bislang berichteten Ergebnisse stammen aus der präklinischen Forschung.
Neue Materialien für das Bioprinting
Parallel zu Forschungsprojekten wie TriAnkle entwickeln sich auch die Materialien und Druckverfahren weiter.
Ein Beispiel ist READYGEL INX© von BIO INX. Das Bio-Resin wurde im Rahmen einer Zusammenarbeit mit dem Schweizer Unternehmen Readily3D für das sogenannte volumetrische Bioprinting vorgestellt.
Anders als beim klassischen 3D-Druck, bei dem eine Struktur Schicht für Schicht entsteht, wird beim volumetrischen Bioprinting das Material mithilfe von Licht dreidimensional geformt. Dadurch lassen sich komplexe Strukturen sehr schnell herstellen.
READYGEL INX© ist ein Bio-Resin auf Basis von natürlichem Kollagen. Das Material enthält sogenannte RGD-Motive, die für die Interaktion von Zellen mit ihrer Umgebung eine Rolle spielen, kann von Zellen umgebaut werden und bildet nach der Aushärtung durch Licht ein stabiles, biologisch abbaubares Netzwerk.
Nach Angaben von Bio INX können damit komplexe Strukturen im Zentimeterbereich innerhalb von 10 bis 20 Sekunden hergestellt werden.
Solche Entwicklungen zeigen, wie schnell sich die technischen Möglichkeiten des Bioprintings verändern. Sie bedeuten allerdings nicht, dass damit bereits neuer Gelenkknorpel für Menschen mit Arthrose gedruckt werden kann.
Warum ist es so schwierig, neuen Knorpel zu drucken?
Gelenkknorpel sieht auf den ersten Blick nach einem vergleichsweise einfachen Gewebe aus. Tatsächlich stellt seine Nachbildung die Forschung vor große Herausforderungen.
Ein Grund dafür ist, dass Knorpel nicht isoliert betrachtet werden kann. Direkt darunter liegt der sogenannte subchondrale Knochen. Knorpel und Knochen bilden eine funktionelle Einheit, unterscheiden sich aber deutlich in ihrem Aufbau und ihren mechanischen Eigenschaften.
Die Forschung beschäftigt sich deshalb zunehmend mit sogenannten osteochondralen Strukturen. Gemeint ist damit der Übergang zwischen Gelenkknorpel und dem darunterliegenden Knochen.
Beim Bioprinting wird versucht, diese unterschiedlichen Bereiche möglichst gezielt nachzubilden. Dazu werden unter anderem verschiedene Biomaterialien, Zellen und biologische Signalstoffe räumlich angeordnet. Auch mehrschichtige Strukturen werden untersucht, die den natürlichen Übergang zwischen Knorpel und Knochen besser nachahmen sollen.
Und was hat das mit Arthrose zu tun?
Bei Arthrose geht es nicht nur um einen einzelnen Defekt im Knorpel. Die Erkrankung betrifft das Gelenk als Ganzes und geht mit Veränderungen verschiedener Gelenkstrukturen einher.
Das macht die Entwicklung regenerativer Verfahren besonders anspruchsvoll. Aktuelle Forschungsarbeiten beschäftigen sich deshalb nicht mehr nur damit, knorpelähnliches Gewebe herzustellen. Untersucht wird beispielsweise auch, wie Stammzellen, Bioinks und biologische Signalstoffe miteinander kombiniert werden können und wie sich das Umfeld im Gelenk beeinflussen lässt.
2026 erschien dazu unter anderem eine Übersichtsarbeit, die sich ausdrücklich mit stammzellbeladenem 3D-Bioprinting bei Arthrose beschäftigt.
Auch weitere aktuelle Übersichtsarbeiten zur Regeneration von Knorpel und dem darunterliegenden Knochen zeigen, wie intensiv an neuen Bioinks und komplexeren Gewebestrukturen geforscht wird.
Gleichzeitig machen diese Arbeiten deutlich, wie viele Fragen noch offen sind. Gedruckte Strukturen müssen nicht nur biologisch funktionieren. Sie müssen im Gelenk mechanischen Belastungen standhalten, sich mit dem vorhandenen Gewebe verbinden und langfristig ihre Funktion erfüllen. Hinzu kommen Fragen der Herstellung, Sicherheit und Standardisierung.
Können wir also bald neuen Knorpel drucken?
Die kurze Antwort lautet: Noch nicht.
Bioprinting ist heute aber auch längst mehr als eine Science-Fiction-Idee. Forschende können komplexe biologische Gerüststrukturen herstellen, Zellen und Signalstoffe integrieren und zunehmend versuchen, den komplizierten Aufbau von Knorpel und Knochen nachzubilden.
Projekte wie TriAnkle zeigen, dass solche Ansätze inzwischen auch präklinisch untersucht werden. Gleichzeitig entwickeln sich Bioinks und Drucktechnologien laufend weiter.
Der entscheidende Schritt steht jedoch noch bevor: Aus erfolgreichen Experimenten und präklinischen Untersuchungen müssen sichere und wirksame Therapien werden, die sich auch bei Patientinnen und Patienten bewähren.
Ob eines Tages tatsächlich individuell hergestelltes Knorpelgewebe aus dem Bioprinter bei Arthrose eingesetzt werden kann, lässt sich heute noch nicht beantworten. Die Forschung auf dem Weg dorthin ist aber deutlich konkreter geworden.
Hinweis: Die hier geteilten Informationen sollen zur Stärkung der persönlichen Gesundheitskompetenz beitragen, ersetzen aber in keinem Fall die ärztliche Diagnose, Beratung und Behandlung.
Redaktioneller Beitrag von Barbara Egger-Spiess, Gesundheitsjournalistin & Herausgeberin des Arthrose Magazins
Foto: Shutterstock
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