Hilft Bioprinting bei Arthrose, Knorpel- und Sehnenverletzungen? Sind personalisierte Implantate die Zukunft? Womit beschäftigt sich das EU-Forschungsprojekt TriAnkle?
Hilft Bioprinting bei Arthrose, Knorpel- und Sehnenverletzungen? Ein Forschungsbereich, der immer mehr an Bedeutung gewinnt, ist das Drucken mit biokompatiblen Materialien zur Geweberegeneration, auch Bioprinting genannt.
Ob und wie Bioprinting die Lebensqualität von Arthrose-Patienten und Patienten mit degenerativen Sehnenerkrankungen (Tendinopathien) verbessern kann, dazu gibt es verschiedene Ansätze. Eines davon ist das Forschungsprojekt TriAnkle.
Das ist ein von der Europäischen Kommission finanziertes europäisches Projekt der regenerativen Medizin, das darauf abzielt, das Potenzial der 3D-Drucktechnologie zu nutzen, um innovative personalisierte Implantate auf der Basis von Kollagen und Gelatine zu entwickeln, um die Lebensqualität von Patienten mit Tendinopathien und Arthroseproblemen zu verbessern.
Dafür wurde ein Konsortium aus zwölf Partnern gebildet, die sich mit regenerativen Therapien bei Knorpel- und Sehnenverletzungen beschäftigen.
Zu den Partnern zählen u. a.
- Viscofan Bioengineering
- CELLINK
- Fraunhofer Institute for Interfacial Engineering and Biotechnology IGB
- Universität Stuttgart
- Eindhoven University of Technology
- UPV/EHU
- Leitat Technology Center
- Barca Innovation Hub
- Osteoarthritis Foundation International (OAFI)
- Cambridge Nanomaterials Technology Ltd.
- Gradocell S.L.
- FCRB
Was kann Bioprinting-Geweberegeneration bei Arthrose Patienten bewirken? Lluis Qintana Frigola, Corporate Manager Viscofan Bioengineering und Koordinator des TriAnkle-Projekts, fasst den derzeitigen Forschungsstand und Perspektiven zusammen:
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.
Das Statement von Lluius Qintana Frigola ist auf der Website der Osteoarthritis Foundation International (OAFI) erschienen. Mithilfe des Übersetzungstools DeepL habe ich den Beitrag ins Deutsche übersetzt.
Die Verweise zu Studien sind im spanischen Originalartikel enthalten. Für die Genauigkeit der Übersetzung übernehme ich keine Gewähr.
Laut den Angaben auf der Website von TriAnkle belaufen sich die Gesundheitskosten für Arthrose in der Europäischen Union auf 76,5 Milliarden Euro pro Jahr und für Tendinopathien weltweit auf über 140 Milliarden Euro pro Jahr.
Im Erfolgsfall würde das TriAnkle Projekt den EU-Gesundheitssystemen Einsparungen bei den Kosten für funktionelle und vorübergehende Wiederherstellung in Höhe von rund 12,24 Milliarden Euro pro Jahr bringen.
Darüber hinaus würde das Projekt die Kosten für Tendinopathie Therapien um 20 % senken, was für die Gesundheitssysteme weltweit Einsparungen in Höhe von 28 Milliarden Euro bedeuten würde.
Zusätzlich zu diesen finanziellen Einsparungen könnten die Genesungszeiten der Patienten um bis zu 50 % verkürzt werden.
Das TriAnkle Projekt ziele darauf ab, die Funktionalität des verletzten Gewebes um bis zu 10–15 % zu erhöhen – ein wichtiger Vorteil für Spitzensportler, die sich vollständig erholen könnten.
„Wir erwägen den 3D-Druck in Kombination mit Wachstumsfaktoren, die die Regeneration fördern, einschließlich Stammzellen fetthaltigen Ursprungs“, erklärt Dr. Lluis Quintana.
„Die Idee ist nun, eine klinische Doppelblindstudie durchzuführen, um die Studie zu validieren, wofür zwischen 100 und 200 Patienten erforderlich wären. Wir wollen so schnell wie möglich beginnen, um direkt zu den Patienten zu gehen, und das ist es, was uns interessiert“, erklärt Josep Vergés Milano, Präsident und CEO von OAFI, einer Stiftung, die dem TriAnkle Projektkonsortium angehört.
Weiterführende Links:
Mehr zu den neuesten Entwicklungen in der Arthrose Forschung z. B. über das ENCANTO Projekt und Behandlung findest du auf meinem Blog!
Hinweis: Die hier geteilten Informationen sollen zur Stärkung der persönlichen Gesundheitskompetenz beitragen, ersetzen aber in keinem Fall die ärztliche Diagnose, Beratung und Behandlung.
Foto: Shutterstock
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