Neues 3D-Druckverfahren zur Herstellung biologischer Strukturen

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Wissenschaftler der Queen Mary University in London haben eine 3D-Druckmethode entwickelt, bei der Zellen und Moleküle die in natürlichem Gewebe vorkommen verwendet werden, um biologische Strukturen herzustellen. Eingebettet in einer Flüssigkeit, ähnlicher ihrer natürlichen Umgebung, verhalten sich diese wie im menschlichen Körper. Damit könnten zukünftig biologische Szenarien in der Krebsforschung und weitere Zellinteraktionen studiert werden.

Bei dem Verfahren wird molekulare Selbstorganisation, also die autonome Bildung von Strukturen aus Molekülen, mit 3D-Druck kombiniert, um komplexere Strukturen herzustellen. Dieses Strukturen können präzise nach digitalen Vorgaben kreiert werden, was zur Herstellung von Konstrukten führt, die Körperteile oder Gewebe ähneln und so zum Einsatz im Tissue Engineering oder der regenerativen Medizin kommen können.

„Das Verfahren eröffnet Möglichkeiten zum Design und zur Herstellung biologischer Szenarien, wie komplexe und spezifische Zellumgebungen, welche in verschiedensten Bereichen Anwendung finden. So lassen sich im Tissue Engineering beispielsweise Strukturen kreieren, die Gewebe ähneln, oder in-vitro Modelle herstellen, die für die Medikamentenerprobung effizienter genutzt werden können,“ erklärt Professor Alvaro Mata von der School of Engineering & Materials an der Queen Mary Universität.

Mehr Kontrolle über Strukturen

Da die mikro- und makroskopische Kontrolle von Strukturmerkmalen durch 3D-Druck mit der molekularen Kontrolle auf der Nanoskala kombiniert werden, können derzeit eingeschränkte Kapazitäten im 3D-Bioprinting erweitert werden. Bei dem Verfahren lassen sich nämlich die Zellen während des Druckprozesses aktiv stimulieren.

„Diese Methode ermöglicht es 3D-Strukturen herzustellen, indem mehrere Arten von Biomolekülen gedruckt werden, die sich in gut definierte Strukturen auf verschiedenen Skalenebenen zusammenfügen. Daher bietet die sich selbst organisierende Biotinte eine Möglichkeit die chemischen und physikalischen Eigenschaften während und nach dem Druckprozess zu kontrollieren. Diese können so eingestellt werden, dass sie das Verhalten der Zellen stimulieren,“ fügt phD-Studentin Clara Hedegaar, Autor der Studie hinzu.

Die Studie wurde in Zusammenarbeit mit der Nanyang Technological University in Singapur und der University of Oxford ausgeführt und kann hier nachgelesen werden.

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