Wissenschaftler entwickeln neue Methode zum 3D-Druck von Gewebe

Forschern der University of Oxford und University of Bristol ist es gelungen eine neue 3D-Bioprinting Methode zu entwickeln, um lebende Gewebestrukturen aus im Labor gezüchteten Zellen herzustellen. Dabei werden Zellen in kleinsten Tröpfchen Schicht für Schicht gedruckt um sich selbst stützende Strukturen zu erzeugen. 

Unter der Leitung von Professor Hagan Bayley von der Fakultät für Chemie an der Oxford University hat das Forscherteam einen Weg gefunden, um Gewebe in voneinander abgeschlossenen Zellen zu produzieren, welche die Struktur selbständig stützen. Dies ist deshalb ein bedeutender Schritt, da Zellen sich oft innerhalb der gedruckten Strukturen bewegen, was deren Zerfall zur Folge hat.

Die im Zuge der neuen Methode gedruckten Zellen befinden sich in Nanoliter-Tröpfchen, ummantelt von einer Lipidhülle. So lassen sich aus den Zellen Schicht für Schicht lebende Strukturen am Bioprinter herstellen, die natürlichem Gewebe ähneln oder dieses potentiell verbessern können.  Diese Herangehensweise erhöht nicht nur die Überlebensrate der individuellen Zellen, sondern ermöglichte es, derzeitige Techniken zu verbessern, da die Auflösung durch das Drucken einzelner Tröpfchen besser gesteuert werden kann.

Dr. Alexander Graham, Erstautor der Studie und Wissenschaftler für 3D-Bioprinting bei Oxford Synthetic Biology erklärt:

“Unser Ziel ist es dreidimensionales lebendes Gewebe herzustellen, welches das grundlegende Verhalten sowie die Physiologie von natürlichen Organismen aufweist. Bislang gibt es dazu eine eingeschränkte Anzahl an Beispielen von gedrucktem Gewebe, das die komplexe zelluläre Struktur von nativem Gewebe aufweist. Daher haben wir unseren Fokus auf die Konstruktion einer Plattform zum hochauflösenden 3D-Druck von Zellen gelegt, die aus relativ günstigen Bauteilen besteht und mit der sich reproduzierbares künstliches Geweben mit entsprechender Komplexität aus einer Reihe von Zellen, unter anderem Stammzellen, herstellen lässt.”

Die Wissenschaftler hoffen durch die Weiterentwicklung der Methode die damit produzierten Gewebemodelle bei klinischen Tests anstelle von Tierversuchen einzusetzen. In den nächsten Monaten wird das Team an ergänzenden Techniken arbeiten um ein breiteres Spektrum an lebenden sowie Hybrid-Materialien verarbeiten zu können, um so Gewebe im industriellen Ausmaß herzustellen.

Dr. Adam Perriman von der Fakultät für Zelluläre und Molekulare Medizin an der University of Bristol fügt hinzu:

“Die mit der Oxford University zusammen entwickelte Bioprinting-Methode ist deshalb so spannend, da die zellulären Konstrukte bei hoher Auflösung und geringem Abfall sehr effizient  gedruckt werden können. Die Möglichkeit mit adulten Stammzellen zu drucken und diese dabei zu differenzieren ist bemerkenswert und zeigt das Potential dieser neuen Methode die regenerative Medizin global zu beeinflussen.”

Die Studie mit dem Titel “High-Resolution Patterned Cellular Constructs by Droplet-Based 3D Printing” wurde in Scientific Reports veröffentlicht.