Einfache Methode zur Herstellung von 3D-Strukturen aus bakterieller Cellulose

Wissenschaftler der Aalto Universität in Finnland haben einen einfachen und adaptierbaren Prozess zur Herstellung von dreidimensionalen Strukturen aus Bakteriencellulose entwickelt. Das Biomaterial findet Einsatz in der Lebensmittel- und Kosmetikindustrie sowie für biomedizinische Anwendungen wie Implantate oder künstliche Organe.

Bei Bakteriencellulose handelt es sich um ein Biopolymer mit einzigartiger Struktur, das aus sehr feinen Fasern besteht und somit ein nanostrukturiertes Netzwerk bildet. Aufgrund dieser Struktur erzielt das Material im feuchten Zustand eine große mechanische Stabilität und Flexibilität und zudem eine hohe Temperaturbeständigkeit. Das biokompatible Polymer findet daher eine ganze Reihe von Einsatzbereichen in der Kosmetik, der Lebensmittelindustrie sowie der Medizin. Beispielsweise lassen sich damit Wundauflagen und künstliche Blutgefäße herstellen, aber auch in der Geweberegeneration kommt Bakteriencellulose zum Einsatz.

3D-Strukturen aus Nanocellulose

Das Aalto Forscherteam hat nun einen simplen Prozess entwickelt, der die Fertigung von komplexen und hohlen Objekten aus dem Material ermöglicht. In der Studie „Biofabrication of multifunctional nanocellulosic 3D structures: a facile and customizable route“, die im Fachjournal Materials Horizons veröffentlicht wurde, wird ein Verfahren beschrieben, bei dem die Sauerstoffzufuhr für die Bakterien dreidimensional gesteuert wird. Somit entstehen komplexe, hohle Objekte basieren auf Nanocellulose.

“The developed process is an easy and accessible platform for 3D biofabrication that we demonstrated for the synthesis of geometries with excellent fidelity. Fabrication of hollow and complex objects was made possible. Interesting functions were enabled via multi-compartmentalization and encapsulation. For example, we tested in situ loading of functional particles or enzymes with metal organic frameworks, metal nanoparticles with plasmon adsorption, and capsule-in-capsule systems with thermal and chemical resistance”, erklärt Professor Orlando Rojas.

Dieser vereinfachte Prozess kann weiter für den Einsatz in der Biomedizin erforscht werden, beispielsweise für die Herstellung von Trägerstrukturen für künstliche Organe.