TU-Wien: 3D-Photografting erzeugt Mikrostrukturen

Die Technische Universität Wien lässt mit einem neuen faszinierenden Projekt aufhören. Mithilfe eines Laserstrahls befestigen sie Moleküle in einem Hydrogel und schaffen so Anwendungsbereiche im Bio-Engineering, bei der Entwicklung von Solarzellen und in der Sensorik.

Die technischen Universität Wien ist bereits für seine außerordentlichen Leistungen im Bereich 3D-Printing weltbekannt. Begonnen mit einem Mini Stereolithografie 3D-Drucker,  einem Herzpumpensystem aus dem 3D-Drucker und einem Nano 3D-Drucker, ist es ihnen nun gelungen mithilfe eines ähnlichen Systems auf Molekularbasis zu “Drucken”.

Die Ausgangsbasis bildet ein sogenanntes Hydrogel – ein Material aus Makromolekülen, die in einem sehr lockeren Netzwerk angeordnet sind. Zwischen ihnen bleiben große Lücken, durch die sich andere Moleküle, oder auch ganze Zellen, hindurchbewegen können. Maßgeschneiderte Moleküle werden in dieses Hydrogel-Netz eingebracht, dann werden bestimmte Stellen mit einem Laser bestrahlt. Dort, wo der fokussierte Laser besonders intensiv ist, wird eine photochemisch labile Bindung der Moleküle gebrochen. Dadurch werden reaktive Intermediate gebildet, die sich lokal sehr rasch in das Netzwerk des Hydrogels einbauen. Die erreichbare Genauigkeit hängt vom verwendeten Laser-Linsensystem ab. An der TU Wien konnte eine Auflösung von 4 µm erreicht werden. „Ähnlich wie ein Maler nach Belieben Farbe auf verschiedenen Stellen der Leinwand aufträgt, werden Moleküle am Hydrogel fixiert – allerdings in drei Dimensionen und mit höchster Präzision“ erklärt Robert Liska.

Die Wissenschafter erzeugten so ein 3D-Muster mit 180 µm Breite aus Grün fluoriszierenden Molekülen innerhalb eines Hydrogels.

Mögliche Anwendungsbereiche

Diese Technologie, die “Punktgenau an den gewünschten Stellen bestimmte Moleküle” anbringen kann, könnte für die Erzeugung von künstlichem Gewebe interessant werden. So könnte der Weg, an dem sich Zellen anlagern auf diese Weise vorgegeben werden. Da aber auch ganz unterschiedliche Moleküle zum Einsatz kommen können, könnte 3D-Photografting” auch für die Herstellung von Solarzellen oder in der Sensorik zum Einsatz kommen. In Form eines “mikroskopischem Labor im Chip” könnte man so beispielsweise Moleküle anordnen die bestimmte chemische Substanzen binden und damit nachweisbar machen.

(c) Picture, Quelle & Link: TU-Wien