Home Forschung & Bildung Neue Bioprinting-Technik erhöht Effizienz und Präzision bei der Gewebeherstellung

Neue Bioprinting-Technik erhöht Effizienz und Präzision bei der Gewebeherstellung

Foto: Ozbolat Lab at Penn State / Penn State
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Eine Forschergruppe der Penn State University hat eine neuartige Bioprinting-Technologie entwickelt, die den Weg zur skalierbaren Produktion von Gewebe ebnen könnte. Mithilfe eines Verfahrens, das auf Spheroiden – kugelförmigen Zellclustern – basiert, gelang es, Gewebe zehnmal schneller als mit bisherigen Methoden zu drucken. Dies eröffnet neue Möglichkeiten in der regenerativen Medizin und könnte langfristig sogar die Herstellung funktionaler Organe ermöglichen.

Das Verfahren, bekannt als „High-throughput Integrated Tissue Fabrication System for Bioprinting“ (HITS-Bio), kombiniert eine digitale Steuerung mit einem innovativen Düsenarray, das mehrere Spheroiden gleichzeitig präzise platzieren kann. Die Forschenden testeten die Technik an Knorpelgewebe, wobei sie ein ein Kubikzentimeter großes Konstrukt in nur 40 Minuten erzeugten. Dabei blieb eine hohe Zellviabilität von über 90 Prozent erhalten. Traditionelle Ansätze scheitern oft an der Herausforderung, die Zellstrukturen in der erforderlichen Dichte zu drucken, ohne diese zu beschädigen.

„Diese Technik ermöglicht das Bioprinting von Geweben im Hochdurchsatzverfahren mit einer Geschwindigkeit, die viel schneller ist als bei bestehenden Techniken mit hoher Zellviabilität“, sagte Ibrahim T. Ozbolat, Dorothy Foehr Huck und J. Lloyd Huck Chair in 3D Bioprinting and Regenerative Medicine und Professor für Ingenieurwissenschaften und Mechanik, biomedizinische Technik und Neurochirurgie an der Penn State.

Die Vielseitigkeit der Technologie zeigte sich auch in einem chirurgischen Experiment, bei dem Spheroiden direkt in eine Wunde im Schädel eines Rattenmodells gedruckt wurden. Mithilfe von Mikro-RNA-Technologie gelang es den Forschenden, die Zellen zu Knochengewebe umzuformen. „Da wir die Zellen mit dieser Technik in hohen Dosen verabreichen, wird die Knochenreparatur tatsächlich beschleunigt“, so Ozbolat. Nach drei Wochen war die Wunde zu 91 % und nach nur sechs Wochen zu 96 % abgeheilt.

Die Forschenden sehen großes Potenzial in der Weiterentwicklung von HITS-Bio, insbesondere in der Integration von Blutgefäßen in die gedruckten Gewebestrukturen. Dies wäre ein entscheidender Schritt hin zur klinischen Anwendung, beispielsweise in der Transplantationsmedizin. Die Forschungsergebnisse wurden in der Fachzeitschrift Nature Communications veröffentlicht.

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