Um die Herstellung von Biomaterialien zugänglicher zu machen, kombinieren Forscher der University of California, Berkeley, 2D-Bioprinting, einen Roboterarm zur 3D-Montage und sofortige Gefriertechniken in einem Verfahren, das eines Tages das Drucken von lebenden Geweben und sogar ganzen Organen ermöglichen könnte. Durch das Drucken von Organen in Form dünner Gewebeschichten, gefolgt von deren Gefrierung und schichtweiser Anordnung, verbessert die neue Technologie die Überlebenschancen von Biokörperchen sowohl beim Drucken als auch bei der späteren Lagerung.
Biomaterialien haben ein enormes Potenzial für die Medizin der Zukunft. Das 3D-Drucken mit den eigenen Stammzellen des Patienten könnte die Schaffung von Organen für Transplantationen ermöglichen, die vollständig kompatibel sind und keine Abstoßung hervorrufen.
Das Problem ist, dass die aktuellen Methoden des Bioprintings langsam sind und sich nicht gut skalieren lassen, da es für die Zellen schwierig ist, den Druckprozess ohne sehr strenge Kontrolle von Temperatur und chemischen Bedingungen zu überstehen. Zudem bringen die weitere Lagerung und der Transport der gedruckten Gewebe zusätzliche Schwierigkeiten mit sich.
Um diese Herausforderungen zu meistern, hat das Berkeley-Team beschlossen, den Druckprozess zu parallelisieren und ihn in aufeinanderfolgende Schritte zu unterteilen. Anstatt das gesamte Organ auf einmal zu drucken, werden die Gewebe gleichzeitig in zweidimensionalen Schichten gedruckt, die dann von einem Roboterarm abgelegt werden, um die endgültige dreidimensionale Struktur zu erstellen.
Dieser Ansatz beschleunigt bereits den Prozess, aber um die Zelltodrate 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.
„Aktuell wird die Bioprint-Technologie hauptsächlich zur Herstellung von kleinen Gewebemengen verwendet“, sagt Boris Rubinstein, Professor für Maschinenbau. „Das Problem bei der 3D-Bioprint ist, dass es ein sehr langsamer Prozess ist, sodass Sie nichts Großes drucken können, da biologische Materialien zum Zeitpunkt des Abschlusses absterben. Eine unserer Innovationen besteht darin, dass wir die Gewebe während des Druckens einfrieren, sodass das biologische Material erhalten bleibt.“
Das Team erkennt an, dass ein solch mehrschichtiger Ansatz für die 3D-Drucktechnik nicht neu ist, dessen Anwendung auf Biomaterialien jedoch innovativ ist. Dies ermöglicht das Drucken von Schichten an einem Ort und deren anschließende Transportierung zum Zusammenbauen an einen anderen Ort.
Neben der Herstellung von Geweben und Organen hat diese Technik auch andere Anwendungen, wie beispielsweise die industrielle Produktion von Tiefkühlkost.
Die Forschung wurde veröffentlicht in .
Quelle: 3dnews.ru
