Forscher produzieren 3D-Gerüste für besseres Zellwachstum

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In einer Studie, die von vier Forschungseinrichtungen in Brasilien durchgeführt wird, kombinieren die Wissenschaftler zwei 3D-druckbare Polymere zu Strukturen, die das Zellwachstum unterstützen können.  Diese Strukturen, auch als Zellgerüste bekannt, werden in der regenerativen Medizin verwendet um zum Beispiel Schädigungen von menschlichen Organen durch die Verwendung der körpereigenen Zellen zu reparieren.

In einer brasilianischen Studie wird 3D gedrucktes PCL mit PLGA mithilfe einer Elektrospinntechnik beschichtet. PCL wird häufig im 3D-Druck verwendet, da es biologisch abbaubar ist und einen niedrigen Schmelzpunkt aufweist. PLGA ist ein Copolymer, das verwendet wird, um medizinische Geräte herzustellen. Beide Kunststoffe sind für die ungiftige Verträglichkeit im Körper von der FDA zugelassen. Der Vorteil des Elektrospinnens ist, dass es keine hohen Temperaturen erfordert, um ein flüssiges Polymer zu formen, außerdem verhindert es das Eindringen von schädlichen Lösungsmitteln.

Ein Forschungspaper mit dem Namen Mesenchymal stem cells cultivated on scaffolds formed by 3D printed PCL matrices, coated with PLGA electrospun nanofibers for use in tissue engineering”, ist im Biomedical Physics & Engineering Express veröffentlicht. Die Mitverfasser sind Natasha Maurmann, Daniela Pereira, Daniela Burguez, Frederico Pereira, Paulo Inforcatti Neto, Rodrigo Rezende, Douglas Gamba, Jorge Silva und Patricia Pranke.

Im Herstellungsprozess werden Scheiben von PCL auf einem speziellen  3D-Drucker gedruckt. Die Seiten der Scheiben werden mit PLGA beschichtet, was ein gewebtes, mikroskopisches Finish erzeugt. Im Anschluss werden alle Scheiben mit Stammzellen verschnürt und auf die Fähigkeit zur Zellkultur getestet. Im Vergleich zu PCL allein, bietet PLGA beschichtetes PCL eine bessere Möglichkeit zur Zellbefestigung aufgrund der unterschiedlichen Porosität der Oberfläche.

Die brasilianischen Wissenschaftler erklären: „Ein anderer Ansatz der Seeding-Zellen auf beiden Seiten der Gerüste wurde mit dem Ziel der Erhöhung der Zelldichte verwendet. So ist es möglich, bei der Verpflanzung dieses Materials zu verletztem Gewebe, Stammzellen auf beiden Seiten des Gerüstes zu haben, was vermutlich die Regenerationszeit beschleunigt.“

Die richtige Kombination von Materialien für Zellgerüste zu finden, könnte der Schlüssel für den Traum von selbst wachsenden Organen sein, die für menschliche Transplantationen geeignet sind – ein weiteres Beispiel was 3D-Druck in Zukunft noch ermöglichen kann.