Um die Herstellung von Biomaterialien leichter zugänglich zu machen, kombinieren Forscher der University of California in Berkeley 2D-Bioprinting, einen Roboterarm für die 3D-Montage und Blitzgefrieren in einer Methode, die eines Tages das Drucken von lebendem Gewebe und sogar lebendem Gewebe ermöglichen könnte ganze Organe. Indem Organe in dünne Gewebeschichten gedruckt, dann eingefroren und nacheinander gestapelt werden, verbessert die neue Technologie die Überlebensfähigkeit von Biozellen sowohl beim Drucken als auch bei der anschließenden Lagerung.
Biomaterialien haben ein enormes Potenzial für die Medizin der Zukunft. Der 3D-Druck mit patienteneigenen Stammzellen wird dazu beitragen, Organe für die Transplantation zu schaffen, die vollständig kompatibel sind und keine Abstoßung hervorrufen.
Das Problem besteht darin, dass aktuelle Bioprinting-Methoden langsam sind und sich nicht sehr gut skalieren lassen, da es den Zellen schwerfällt, den Druckprozess ohne eine sehr strenge Kontrolle der Temperatur und der chemischen Umgebung zu überleben. Darüber hinaus wird die Komplexität durch die weitere Lagerung und den Transport bedruckter Stoffe erhöht.
Um diese Probleme zu überwinden, beschloss das Berkeley-Team, den Druckprozess zu parallelisieren und in aufeinanderfolgende Phasen zu unterteilen. Das heißt, anstatt ein ganzes Organ auf einmal zu drucken, werden Gewebe gleichzeitig in XNUMXD-Schichten gedruckt, die dann von einem Roboterarm abgelegt werden, um die endgültige XNUMXD-Struktur zu erstellen.
Dieser Ansatz beschleunigt den Prozess bereits, aber um den Zelltod zu reduzieren, werden die Schichten sofort in ein Kryobad getaucht, um sie einzufrieren. Nach Angaben des Teams werden dadurch die Bedingungen für das Überleben gedruckter Materialien während der Lagerung und des Transports erheblich optimiert.
„Derzeit wird Bioprinting hauptsächlich zur Herstellung kleiner Gewebemengen eingesetzt“, sagt Boris Rubinsky, Professor für Maschinenbau. „Das Problem beim 3D-Biodruck ist, dass es ein sehr langsamer Prozess ist, sodass man nichts Großes drucken kann, weil die biologischen Materialien sterben, wenn man fertig ist. Eine unserer Innovationen besteht darin, dass wir das Gewebe beim Drucken einfrieren, sodass das biologische Material erhalten bleibt.“
Das Team gibt zu, dass dieser mehrschichtige Ansatz für den 3D-Druck nicht neu ist, seine Anwendung auf Biomaterialien jedoch innovativ ist. Dadurch können Schichten an einem Ort gedruckt und dann zur Montage an einen anderen transportiert werden.
Neben der Herstellung von Geweben und Organen bietet diese Technik weitere Anwendungsmöglichkeiten, beispielsweise bei der Herstellung von Tiefkühlkost im industriellen Maßstab.
Die Studie wurde veröffentlicht in .
Source: 3dnews.ru