Auge: Hornhaut aus dem 3D-Drucker

Ist der Mangel an Hornhaut-Transplantaten bald Geschichte?

Noch immer werden weltweit mehr Hornhaut-Transplantate benötigt als durch Spenden zur Verfügung stehen. Diesen Mangel wollen Forscher beseitigen. Ein neues Verfahren könnte per 3D-Drucker einfach neue Hornhaut zum Transplantieren drucken.

© Amanda Linn / pexels.com

Die Hornhaut bildet den frontalen Abschluss des Augapfels. Sie übernimmt einen Großteil der Lichtbrechung und ist daher für das scharfe Sehen unabdinglich. Leider kann die Hornhaut bei Unfällen verletzt bzw. auch veräzt werden. Um dann die Sehfähigkeit zu retten, ist eine Hornhaut-Transplantation erforderlich. Leider gibt es mehr Patienten auf den Wartelisten als Transplantate zur Verfügung stehen. Bislang jedenfalls, denn ein neues Verfahren zum Drucken von Hornhäuten mittels 3D-Drucker könnte die angespannte Situation entschärfen.

 

Für Menschen mit Augenkrankheiten, die auf ein Hornhaut-Transplantat angewiesen sind, um ihr Augenlicht zu retten, kommen gute Nachrichten aus Großbritannien. An der Newcastle University entwickelten Wissenschaftler ein Verfahren, das Hornhaut aus Stammzellen per 3D-Drucker produzieren kann.

Die viel versprechenden Ergebnisse veröffentlichten die Forscher jüngst in der Fachpublikation „Experimental Eye Research“.

 

Bio-Tinte aus lebenden Stammzellen, Algin und Kollagen für den 3D-Druck

Ausgangsmaterial sind Stammzellen, die aus einer Spender-Hornhaut gewonnen werden. Sie werden mit zwei Substanzen vermischt, um daraus eine Art „Bio-Tinte“ herzustellen: Das aus Algen gewonnene Algin sowie Kollagen, das als Strukturprotein benötigt wird. Die so produzierte Bio-Tinte kann in einem zweiten Schritt mit Hilfe eines 3D-Druckers in die erforderliche Form gebracht werden. Das Revolutionäre am Ansatz ist so banal wie entscheidend: Die Stammzellen innerhalb des Materials bleiben am Leben. Und das entstandene Gel ist auf der einen Seite steif genug, um nach dem Druck die Form zu behalten, und auf der anderen Seite weich genug, um durch die Düsen des 3D-Druckers gepresst zu werden.

Aus der Hornhaut eines einzelnen Spenders können so viele Stammzellen gewonnen werden, dass damit viele Hornhaut-3D-Drucke möglich sind. Die Effektivität einer Spende wird somit vervielfacht. Die Augenärzte können so wesentlich mehr Patienten helfen.

Am Ende dauert der gesamte Druckprozess kaum länger als 10 Minuten. Zuvor müssen die Ärzte jedoch das Auge des Patienten genau vermessen und die erforderlichen Koordinaten an den 3D-Drucker übermitteln.

 

Augenhornhaut ist das Gewebe, dass am häufigsten gespendet und transplantiert wird

Nach Angaben der Wissenschaftler warten derzeit geschätzte 10 Millionen Menschen auf eine Hornhaut-Transplantation. Sie haben eine Augenkrankheit, die ihre Sehfähigkeit stark beeinträchtigt, weil sich beispielsweise die Hornhaut (Kornea bzw. auch Cornea) eingetrübt hat oder aufgrund von Entzündungen Narben entstanden. Augenärzte sprechen dann von einer Keratitis.

Um eine Erblindung zu verhindern, werden jedes Jahr rund 100.000 Hornhautverpflanzungen weltweit vorgenommen. Doch damit kann lediglich einem Bruchteil der Betroffenen geholfen werden, denn es stehen einfach nicht genügend Transplantate zur Verfügung.

Die Bio-Tinte für Hornhaut aus dem 3D-Drucker könnte nun helfen, den Engpass zu beseitigen. Doch auch hierfür sind Hornhautspenden unumgänglich. Da es noch Jahre dauern wird, bis das Verfahren im praktischen Einsatz am Patienten ankommt, bleibt das Problem „zu viele Patienten – zu wenige Hornhaut-Transplantate“ derzeit weiter bestehen. Die Situation wird sich in Zukunft sogar womöglich noch weiter verschärfen, denn es gibt immer mehr Korrekturen per Laser an den Augen. Jedoch eignet sich eine so behandelte Hornhaut nicht mehr als Hornhaut-Transplantat.

 

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