Gewebeengineering

Gewebeengineering ist ein interdisziplinäres Feld, das Biologie, Materialwissenschaften und Ingenieurwesen vereint, um Ersatz- oder Funktionsgewebe zu entwickeln. Ziel ist es, beschädigte Gewebe zu reparieren, zu ersetzen oder zu regenerieren, meist durch die Kombination von Zellen, geeigneten Gerüsten aus Biopolymeren oder Matrizes und biochemischen Signalen.

Kernkomponenten sind Zellen (Stammzellen, adulte Zellen, induzierte pluripotente Zellen), Gerüste bzw. Scaffolds aus biokompatiblen Materialien, Wachstumsfaktoren und andere Signalmoleküle sowie Bioreaktoren, die die Entwicklung und Organisation des Gewebes steuern. Verfahren umfassen scaffold-based Ansätze, scaffold-free Technologien wie Zellschichten sowie 3D-Bioprinting zur präzisen Gewebedruckung. Decellularisierte Matrizes dienen als natürliche Gerüststrukturen und können als Vorlage für neues Gewebe dienen.

Anwendungen reichen von Hautersatz bei Verbrennungen über Knorpel- und Knochenersatz bis hin zu vaskulären Geweben, urogenitalem Gewebe sowie Herz- und Augenoperationen. In der Praxis sind klinische Therapien in Teilbereichen bereits verfügbar, während andere Ansätze noch primär in der Forschung stehen.

Herausforderungen sind die ausreichende Gefäßversorgung des Gewebes (Vaskularisierung), Immunreaktionen, Langzeitstabilität, Standardisierung, Skalierbarkeit sowie regulatorische und ethische Fragestellungen. Zukünftige Entwicklungen zielen auf personalisierte Gewebe, fortschrittliche Materialien, Fortschritte im 3D-Druck und automatisierte Herstellungsprozesse ab, um sichere und wirksame Gewebeprodukte zu ermöglichen.