Neuer 3D-Drucker zur Herstellung komplexer biologischer Gewebe entwickelt

Biotechnologen an der University of California, Los Angeles (UCLA), haben ein 3D-Druckverfahren entwickelt mit dem sich komplexes künstliches Gewebe aus verschiedenen Materialien herstellen lässt. Einsatz könnte die Technologie bei Transplantationen und anderen medizinischen Eingriffen finden.

Die Wissenschaftler haben einen SLA-Drucker so angepasst, dass damit unterschiedliche Materialien in einem Duckvorgang verarbeitet werden können. Um dies zu ermöglichen war ein speziell angefertigter mikrofluidischer Chip nötig. Dabei handelt es sich um eine kleine flache Plattform in der Größe eines Computerchips, die über mehrere Zugänge für die einzelnen Materialien verfügt. Eine weitere wichtige Komponente ist ein digitaler Mikrospiegel; eine Anordnung von über einer Million kleinster Spiegel, welche sich unabhängig voneinander bewegen.

Stereolithographie Bioprinting

Zum Einsatz kamen verschiedene Hydrogel-Arten mit denen Gerüste für die Gewebezüchtung am modifizierten 3D-Drucker hergestellt wurden. Diese werden in vorgegeben Formen mittel Licht ausgehärtet. Das Verfahren ist das erste im Bereich Stereolithographie-Bioprinting bei dem mehrere Materialien gleichzeitig eingesetzt werden können. Während der aktuell modifizierte 3D-Drucker bis zu vier Materialien verarbeiten kann, könnte das Verfahren zukünftig auf viele mehr ausgerichtet werden.

In den ersten Versuchen stellten die Forscher einfache Formen wie Pyramiden her. Danach folgten komplexere 3D-Strukturen, die Teile von Muskel- sowie Bindegewebe zwischen Skelett und Muskeln ähneln. Weiters wurden auch tumorähnliche Formen mit einem Netzwerk auf Blutgefäßen gedruckt, mit denen verschiedene Krebsarten weiter erforscht werden könnten. Getestet wurden die 3D-gedruckten Strukturen durch eine erfolgreiche Implantation in Ratten.

“Gewebe sind einzigartig komplexe Strukturen. Um also davon eine künstliche funktionsfähige Version herzustellen, müssen wir deren Komplexität nachbauen,” erklärt Ali Khademhosseini, Leiter der Studie. “Unser neuer Ansatz bietet eine Möglichkeit komplexe biokompatible Strukturen aus verschiedenen Materialien herzustellen.”

Die Studie “Microfluidics‐Enabled Multimaterial Maskless Stereolithographic Bioprinting” wurde im Fachmagazin Advanced Materials veröffentlicht.