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3D-Bioprinting ist eine nützliche Technik, die von der rekonstruktiven plastischen Chirurgie bis zur Herstellung künstlicher Organe reicht. Viele Biopolymere wie Nukleinsäuren, Polysaccharide und Proteine lassen sich jedoch aufgrund ihrer rheologischen und strukturellen Eigenschaften nicht ohne weiteres in die gewünschte 3D-Form im Submikron- oder Nanobereich bringen.
Ein Forscherteam der POSTECH unter der Leitung von Professor Seung Soo Oh, dem emeritierten Professor Jung Ho Je, Dr. Moon-Jung Yong und den Doktoranden Un Yang und Byunghwa Kang hat nun eine bahnbrechende 3D-Drucktechnologie entwickelt, die die präzise Strukturierung verschiedener Biopolymere ermöglicht.
Die Forscher haben eine 3D-Druckstrategie vorgestellt, bei der eine biopolymerhaltige Lösung nacheinander eingeschlossen, verdampft und verfestigt wird, um die Faltungsstruktur und molekulare Funktion der Biopolymere zu erhalten. Damit lassen sich biopolymere 3D-Architekturen in Submikron-Auflösung herstellen. Die gedruckten Biopolymere weisen ihre gewünschten Funktionen auf, was eine punktgenaue Lokalisierung von räumlich-zeitlichen Biofunktionen ermöglicht.
Die Technik kann in verschiedenen Bereichen angewendet werden und hat den Vorteil, dass sie die Biopolymere nicht beschädigt oder verformt. Sie wird in einer milden Umgebung bei Raumtemperatur und Umgebungsluft ohne Zusatzstoffe durchgeführt.
Die Forschungsergebnisse könnten weitreichende Anwendungen bei der Entwicklung von Materialien haben, die mikroskalige biologische Gewebe analysieren und nachahmen können. Die Technik kann auch für die Herstellung künstlicher Zellen und Gewebe sowie von Biochips verwendet werden.
“Die Bedeutung dieser Forschung liegt darin, dass wir zum ersten Mal die Möglichkeit bewiesen haben, 100% funktionell und strukturell aktive Biopolymere in ultrafeinen 3D-Strukturen zu drucken”, betonte Professor Seung Soo Oh, der Leiter des POSTECH-Teams.
Der emeritierte Professor Jung Ho Je kommentierte: “Es birgt das Potenzial, auf den Druck verschiedener Materialien mit unterschiedlichen optischen und elektrischen Eigenschaften auszudehnen, einschließlich komplexer Materialien wie Quantenpunkte und Kohlenstoff-Nanoröhren.”
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