3D Bioprinting Solutions präsentiert neue “formative 3D-Biofabrikation”

Das russische Unternehmen 3D Bioprinting Solutions entwickelte nun eine neue Methode des Bioprinting, genannt “formative 3D-Biofabrikation”, mit welcher strahlungsempfindliche, biologische Konstrukte erzeugt oder gar Organe und Gewebe repariert werden können.

Die Welt des 3D-Bioprinitings ist von großer Bedeutung, vor allem in Zusammenhang mit dem medizinischen Sektor. Immer öfter hören wir von neuen Innovationen in diesem Bereich. Ob es sich nun um von der NASA 3D-gedruckte Krebszellen im Weltall oder doch um neue 3D-gedruckte Zuckergerüste für die Gewebezüchtung handelt, mit Bioprinting ist mittlerweile vieles möglich.

Zwar finden sich schon einige Verfahren in diesem Bereich, jedoch weisen die meisten dieser vorhandenen Verfahren eine Gemeinsamkeit auf: sie drucken Zellen Schicht-für-Schicht, bis die gewünschte Form entsteht. Dies ist vor allem in Bezug auf das Bioprinting menschlicher Zellen nicht immer so hilfreich, da menschliche Zellen nicht Schicht-für-Schicht sondern in sehr komplexen Strukturen wachsen. Jedoch finden sich schon einige Forschungsarbeiten, um diesen Faktor zu ändern. Beispielsweise findet sich ein Verfahren auf dem Markt, welches Magnetfelder nutzt, um die Zellstruktur zu verändern.

Nun entwickelte auch das russische Unternehmen 3D Bioprinting Solutions eine neue Methode, welche weder Magnetfelder noch Schicht-für-Schicht-3D-Druck nutzt. Diese, genannt “formative 3D-Biofabrikation”, beinhaltet Magnetschwebebahnforschung unter Bedingungen der Mikrogravitation und kann für die Erzeugung strahlungsempfindlicher, biologischer Konstrukte oder auch zur Reparatur von Organen und Geweben eingesetzt werden. Entwickelt wurde diese neue 3D-Bioprinting-Methode von 3D Bioprinting Solutions in Kooperation mit dem Institut für Hochtemperaturen der Russischen Akademie der Wissenschaften (JIHT RAS) und diversen anderen Wissenschaftlern.

“Während des Zeitraums von 2010 bis 2017 wurden an Bord des russischen Orbitalsegments der Internationalen Raumstation mit dem Coulomb-Kristall-Experimentalgerät experimentelle Studien durchgeführt”, sagte Mikhail Vasiliev, Leiter des Labors für Staubplasmadiagnostik bei JIHT RAS . “Das Hauptelement der Vorrichtung ist ein Elektromagnet, der ein spezielles inhomogenes Magnetfeld erzeugt, in dem die Strukturen der diamagnetischen Teilchen (sie sind gegen die Richtung des Magnetfelds magnetisiert) unter den Schwerelosigkeitsbedingungen gebildet werden können.”

In einem Artikel mit dem Titel “Gerüstfreie, markierungsfreie und düsenfreie Biofabrikationstechnologie unter Verwendung einer Magnetschwebeanordnung” geben die Forscher Aufschluss über die neue Methode und erklären, wie sich kleine geladene Teilchen im Magnetfeld einer speziellen Form unter Schwerelosigkeit verhalten. Auch wurde für diese spezielle Forschung ein mathematisches Modell entwickelt, welches auf Methoden der Molekulardynamik basiert. So erhält das Forscherteam Einblicke darüber, wie es möglich ist homogene und ausgedehnte 3D-Strukturen aus tausenden Teilchen zu erzielen.

Eine der vielen Schwierigkeiten beim Bioprinting ist es, die Schwerkraft zu überwinden. Die NASA wirkte dem entgegen, indem diese im Weltall operiert. 3D Bioprinting Solutions nutzt jedoch eine andere, wesentlich simplere Methode. Im Rahmen der “formativen 3D-Biofabrikation” wird die gedruckte Struktur von allen Seiten mit inhomogenen Magnetfeldern “bestrahlt” und erzeugt so die gewünschte Zellanordnung.

“Die Ergebnisse des Coulomb-Kristall-Experiments zur Untersuchung der Bildung räumlich geordneter Strukturen führten zur Entwicklung einer neuen Methode für die formative 3D-Biofabrikation der gewebeähnlichen Strukturen, die auf der programmierbaren Selbstorganisation von lebendem Gewebe und Organen unter den Bedingungen der Schwerkraft und Mikrogravitation durch ein inhomogenes Magnetfeld basiert,” sagte Vasiliev.