Gelatine-Hydrogel als günstige und effiziente Biotinte für 3D-Druck von Organen

Wissenschaftler der University of British Columbia (UBC) in Kanada habe eine neuartige Biotinte aus Gelatine entwickelt, die eine günstigere und effektivere Möglichkeit für 3D-Bioprinting in der regenerativen Medizin darstellt.

Beim 3D-Bioprinting kommt sogenanntes Hydrogel als Trägermaterial zu Einsatz, in dem die lebenden Zellen zu stabilen 3D-Strukturen gedruckt werden können. Dieses Material muss einerseits stabil genug und druckbar sein, andererseits die Zellen am Leben halten. Diese druckbaren Biotinten werden aus einer Reihe von Biomaterialien, unter anderem Gelatine Methacrylat (GelMA), hergestellt.

Assistant Professor Keekyoung Kim und sein Team von der School of Engineering an der UBC haben die biologischen und physikalischen Eigenschaften von drei verschiedenen GeIMA-Hydrogelen genauer unter die Lupe genommen, darunter Schweinehaut, die Haut von Kaltwasserfischen und kalt lösliche Gelatine. Dabei stellte sich heraus, dass Hydrogel hergestellt aus kalt löslicher Gelatine bei weitem am besten abgeschnitten hat und ein potentiell bedeutendes Material für den 3D-Druck von Organen sein könnte in Zukunft. Es ließen sich damit nicht nur Stützstrukturen herstellen, an denen die Zellen anhaften und wachsen konnten, sondern das Gerüst stellte sich auch als wärmebeständig bei Raumtemperatur heraus.

“Ein bedeutender Nachteil herkömmlicher Hydrogele ist ihre thermische Instabilität. Selbst kleine Temperaturveränderungen verursachen signifikante Veränderungen in ihrer Viskosität und Dicke,” erklärt Kim. “Dies ist problematisch für viele Systeme die bei Raumtemperatur arbeiten, nur mit einer engen Bandbreite an Hydrogel-Viskositäten kompatibel sind und Produkte herstellen müssen, die so einheitlich wie möglich sind um richtig zu funktionieren.”

In ihrer Studie hat das Forscherteam gezeigt, dass mit der Biotinte aus kalt löslichem GelMA einheitliche Tröpfchen bei Raumtemperatur gedruckt werden können, was das Material ideal für den Einsatz im 3D-Bioprinting macht. Zudem ist es drei mal so günstig wie Gelatine aus Schweinehaut.

“Wir hoffen diese neue Biotinte wird es Wissenschaftlern ermöglichen bessere künstliche Organe herzustellen sowie zur Entwicklung von verbesserten Medikamenten führen,” fügt Kim abschließend hinzu.

In einem nächsten Schritt soll nun analysiert werden, ob sich das Material auch für den Langzeit-Einsatz, sowohl im Labor als auch für menschliche Transplantate, eignet.

Die Studie mit dem Titel “Comparative study of gelatin methacrylate hydrogels from different sources for biofabrication applications” wurde in Biofabrication veröffentlicht.