Forscher stellen biologische Strukturen mit Hilfe von Kryotechnik und 3D-Druck her

Wissenschaftler des Imperial College London und Kings College London haben eine neue Methode entwickelt, mit der sich besonders weiche biologische Strukturen herstellen lassen. Das Verfahren kombiniert Tieftemperaturtechnik mit 3D-Druck und könnte zukünftig genutzt werden um Organe herzustellen.

Bei dem neuen Verfahren wird das vom 3D-Drucker extrudierte Hydrogel umgehend mit Trockeneis gekühlt. Nach dem Auftauen verfügt das Gel über eine ähnliche Konsistenz wie Körpergewebe, bricht jedoch nicht unter seinem eigenen Gewicht zusammen, was bislang eines der Hauptprobleme im 3D-Bioprinting darstellte.

“Kryotechnik ist ein neuer Aspekt dieser Technologie,” sagt Dr. Antonio Elia Forte, Forscher am Institut für Bioengineering des Imperial College London. “Dabei wir der Phasenübergang zwischen flüssig und fest ausgenutzt um die Polymerisation auszulösen und ganz weiche Objekte herzustellen, die ihre Form behalten. Dies bedeutet, dass die Technologie für eine ganze Reihe von Anwendungsbereiche eingesetzt werden kann.”

3D-Strukturen mit der weichen Eigenschaft von Gewebe herzustellen könnte einen bedeutenden Fortschritt im Bereich der Geweberegeneration bedeuten. Diese 3D-gedruckten Gerüste dienen als Grundstruktur für Zellen, die sich darauf ansiedeln und so schlussendlich beschädigtes oder fehlendes Gewebe im Körper ersetzen können. Ein großer Vorteil besteht darin, dass die Transplantate vom Körper nicht abgestoßen werden, da man körpereigene Zellen des Patienten verwendet.

Zukünftig sieht man auch Potential diese 3D-gedruckten Gerüste zur Besiedelung von Nervenzellen als auch Stammzellen heranzuziehen. Vorerst verwendeten die Forscher jedoch dermale Fibroblasten, die Bindegewebe in der Haut herstellen und konnten damit erste Erfolge erzielen.

Neben der Herstellung von Gewebe zur Transplantation hat das Verfahren auch Potential zur Nachbildung von Körperteilen oder Organen, an denen geforscht oder auch von Medizinern geübt werden kann.

“Bislang haben wir Strukturen von einigen Zentimetern Größe hergestellt,” sagt Zhengchu Tan, Forscher am Imperial College London. “Idealerweise streben wir aber die Nachbildung von ganzen Organen mit diesem Verfahren an.”

Die Studie “Cryogenic 3 Printing of Super Soft Hydrogels” wurde im Fachjournal Scientific Reports von Nature veröffentlicht.