Die 2D-Layoutmethode bringt die Möglichkeit, lebende Organe einen Schritt näher ans Drucken.

Um die Herstellung von Biomaterialien zugänglicher zu machen, kombinieren Forscher der University of California in Berkeley 2D-Bioprinting, einen robotergestützten Arm zur 3D-Montage und sofortiges Einfrieren in einer Methode, die eines Tages das Drucken von lebenden Geweben und sogar ganzen Organen ermöglichen könnte. Indem sie Organe in Form von dünnen Gewebeschichten drucken und diese dann einfrieren und schichtweise übereinanderlegen, verbessert die neue Technologie die Überlebensfähigkeit von Biozellen sowohl beim Drucken als auch bei der Lagerung.

Biomaterialien haben ein enormes Potenzial für die Medizin der Zukunft. Das 3D-Drucken mit den eigenen Stammzellen des Patienten wird helfen, Organe für Transplantationen zu schaffen, die vollständig kompatibel sind und keine Abstoßung verursachen.

Das Problem ist, dass die aktuellen Bioprinting-Methoden langsam sind und sich nicht gut skalieren lassen, da es für die Zellen schwierig ist, den Druckprozess ohne strenge Kontrolle von Temperatur und chemischem Milieu zu überstehen. Zudem erschweren die weitere Lagerung und der Transport der gedruckten Gewebe die Situation zusätzlich.

Um diese Probleme zu überwinden, beschloss das Berkeley-Team, den Druckprozess zu parallelisieren und in aufeinanderfolgende Phasen zu unterteilen. Das heißt, anstatt das gesamte Organ auf einmal zu drucken, werden die Gewebe gleichzeitig in zweidimensionalen Schichten gedruckt, die dann von einem robotergestützten Arm übereinandergelegt werden, um die endgültige dreidimensionale Struktur zu schaffen.

Dieser Ansatz beschleunigt bereits den Prozess, aber um die Zelltode zu verringern, werden die Schichten sofort in ein kryogenes Bad getaucht, um sie einzufrieren. Laut dem Team optimiert dies erheblich die Bedingungen für das Überleben der gedruckten Materialien während der Lagerung und des Transports.

„Derzeit wird Bioprinting hauptsächlich verwendet, um eine kleine Menge Gewebe zu erstellen“, sagt Boris Rubinsky, Professor für Maschinenbau. „Das Problem beim 3D-Bioprinting ist, dass es ein sehr langsamer Prozess ist, sodass Sie nichts Großes drucken können, da das biologische Material stirbt, bevor Sie fertig sind. Eine unserer Neuerungen ist, dass wir die Gewebe während des Druckens einfrieren, sodass das biologische Material erhalten bleibt.“

Das Team erkennt an, dass dieser mehrschichtige Ansatz zur 3D-Drucktechnik nicht neu ist, dessen Anwendung auf Biomaterialien jedoch eine Innovation darstellt. Dies ermöglicht es, Schichten an einem Ort zu drucken und sie dann woanders für die Montage zu transportieren.

Neben der Schaffung von Geweben und Organen hat diese Technik auch andere Anwendungen, beispielsweise in der industriellen Herstellung von tiefgefrorenen Lebensmitteln.

Die Studie wurde veröffentlicht in Journal of Medical Devices.

Quelle: 3dnews.ru