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Microtec Südwest Knochen und Organe aus dem 3D-Drucker?

Redakteur: Christian Lüttmann

Keine Tierversuche mehr, Organspendeausweise werden überflüssig, schwere Verletzungen quasi per Knopfdruck geschlossen – noch ist das nur Zukunftsvision. Doch Bioprinting könnte den Weg dorthin bereiten. In einem Gemeinschaftsprojekt haben Partner aus Wissenschaft und Industrie nun durchblutete, vitale Knochenstrukturen und Organmodelle mit dem 3D-Drucker realisiert und so weitere Fortschritte beim 3D-Druck für den Medizinsektor erzielt.

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Mit einem neuentwickelten 3D-Drucker lassen sich klassische Polymere, aber auch Biotinten mit Zellen zu komplexen Strukturen verarbeiten.
Mit einem neuentwickelten 3D-Drucker lassen sich klassische Polymere, aber auch Biotinten mit Zellen zu komplexen Strukturen verarbeiten.
(Bild: Jonas Neugebauer)
  • Prototyp von 3D-Drucker druckt durchblutetes, funktionales Gewebe
  • Bioprinting kann Medikamententests verbessern und Tierversuche weitgehend überflüssig machen
  • Ergebnisse des BMBF-geförderten Projekts sollen in weiteren Studien fortgeführt werden

Der konventionelle 3D-Druck verwendet in erster Linie Kunststoffe als Ausgangsmaterialien, die im Druckprozess Schicht für Schicht zu einer dreidimensionalen Struktur zusammengesetzt, d.h. gedruckt werden. Seit den frühen 2000er Jahren ist aber auch da Bioprinting als eine besondere Form der additiven Fertigung dazu gekommen. Mit dieser Technik lassen sich lebende Gewebe aus Zellen drucken

Statt Kunststoffschmelzen dienen hier „Bio-Tinten“ als Ausgangsmaterial, die aus biokompatiblen Materialien und lebenden funktionalen Zellen bestehen. Dabei werden die Zellen, oftmals eingebettet in Hydrogele, auf Gerüststrukturen aus biokompatiblen Kunststoffen gedruckt, so genannte Scaffolds. Die auf dem Scaffold platzierten Zellen fusionieren zu funktionalen, dreidimensionalen Gewebekonstrukten und können, z.B. als Gewebeersatz in klinischen Anwendungen dienen. Sie sind auch für die Entwicklung und Testung von Medikamenten in Organ-on-Chip-Systemen interessant und könnten Tierversuche in vielen Fällen überflüssig machen.

3D-Druck von durchblutetem Gewebe

In dem vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderten Projekt 3D-Bio-Net forschten und entwickelten in den vergangen drei Jahren Partner aus Industrie und Forschung an den Möglichkeiten des Bio-Printing. Dazu entwickelten sie den Prototyp eines neuen 3D-Bioprinters, der das Drucken funktionaler menschlicher Gewebe mit Blutgefäßen ermöglicht.

Weiterhin etablierten die Projektpartner eine umfassende generische Plattform für das dreidimensionale Drucken menschlicher Zellen und Gewebe, die Materialien, Prozesse, Hard- und Software sowie Testsysteme für z.B. Medikamente umfasst und dabei regulatorische Anforderungen aus dem klinischen Bereich berücksichtigt.

Auf seinem Youtube-Kanal präsentiert der Projektpartner Microtec Südwest die Ergebnisse des Projekts 3D-Bio-Net:

Gedruckte Niere – Blutsystem inklusive

Mit ihrem Bioprinter gelang es den Forschern, Knochenkonstrukte für die Gewebeersatzforschung zu drucken. Die 3D-Strukturen waren durchblutet und vital wie natürlicher Knochen.

Weiterhin haben die Wissenschaftler funktionale Miniatur-Organmodelle für die Niere und Blut-Hirn-Schranke entwickelt (so genannte Organ-on-Chip-Systeme), die zukünftig in der Wirkstoffforschung Tierversuche verzichtbar und die Entwicklung von Medikamenten sicherer und schneller machen sollen. Die Erkenntnisse aus dem Projekt sollen nun in weiteren Forschungs- und Entwicklungsprojekten fortgesetzt werden.

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