Wissenschaftler verzeichnen entscheidende Erfolge im Bereich 3D Bioprinting

Forscher der Queensland University of Technologie (QUT) erzielten einen bedeutenden Durchbruch im Bereich 3D-Druck von künstlichem Gewebe. 

Eine der größten Herausforderungen im Bereich 3D Bioprinting ist, dass das als Zellträger verwendetet Hydrogel nicht sehr stabil und daher für viele Anwendungen, die eine stabile Struktur erfordern, gar nicht geeignet ist. Erst letzte Woche berichteten wir von der Studie der Michigan Tech Universität, bei der unter Einbindung des Wundermaterials Graphen eine sogenannte “Bioink” für den 3D-Druck von Nervenzellen erforscht wird. Auch bei diesem Projekt stellt sich die Frage, ob das entwickelte Material dem Druck des Bioprinting-Verfahrens überhaupt standhält.

Einer neuer Ansatz für den 3D-Druck von stabilen Zellträgern könnte das Hinzufügen von Faserstoffen sein, wie es auch unser eigener Körper für das Erzeugen von weichem Gewebe oder Knorpel macht. Das mit Fasern verstärke Druckmaterial erzeugte bis zu 54 mal stärkere und robustere Strukturen.

In einem Artikel von Nature Communications erklärt Professor Dietmar W. Hutmacher vom QUT Institut für Gesundheit und Biomedizinische Innovation, dass die Natur oftmals Fasern verwendet um schwache Strukturen in mechanisch robuste zu verwandeln. Auch Gelenksknorpelgewebe zum Beispiel wird aus steifen, starken Kollagen-Fasern verbunden mit einer gelartigen Matrix aus Proteoglykanen gebildet.

“By bringing this natural design perspective of fibre reinforcement into the field of tissue engineering (TE), we can learn a lot about how to choose an effective combination of matrix and reinforcement structure in order to achieve composite materials with enhanced mechanical properties for engineering body parts.”

Hutmacher erklärt weiter, dass Hydrogel aufgrund seiner exzellenten biologischen Eigenschaften herangezogen wird, jedoch entsprechen die derzeit verfügbaren Hydrogele für die Regeneration von Gewebe des Bewegungsapparates nicht den mechanischen und biologischen Anforderungen für erfolgreiche Ergebnisse.

Das internationale Forschungsteam hat nun aber einen Weg gefunden um Hydrogel mit 3D-gedruckten Zellträgern zu verstärken. Die dabei verwendete neue Methode wird “Melt Elektrospinning Writing” genannt.

Die 3D-gedruckten Mikrofasern sollen in Verbindung mit verschiednen Hydrogelen sowie einer ganzen Reihe von Anwendung im Bereich Tissue Engineering zum Einsatz kommen können.