Gewebe mit faserigen Strukturen und einachsiger Zellenausrichtung lassen sich mit einer neuartigen 3D-Druck-Technologie herstellen. Diese kombiniert Hydrogele und Fasern, die erforderliche Technologie ist erstmals in einem Gerät vereint.
3D-Druck: Integrierte Fasern bieten Perspektiven fürs Tissue Engineering
Um dahin zu kommen, haben Prof. Dr. Leonid Ionov, Professor für Biofabrikation, und sein Team an der Universität Bayreuth verschiedene Arten von Hydrogelen ausgiebig für den 3D-Druck von Geweben getestet. Ihre Forschungsergebnisse haben sie kürzlich in der Fachzeitschrift „Advanced Healthcare Materials“ veröffentlicht. Diese haben Potenzial für die künstliche Herstellung von biologischem Gewebe.
Ein Hydrogel ist ein wasserenthaltendes und gleichzeitig wasserunlösliches Polymer. Solche zellenthaltenden Hydrogele werden auch als Bio-Tinte bezeichnet. Mit Fasern kombiniert, erhielten die Forscher daraus einen neuartigen Verbundstoff. Dafür verwenden sie den 3D-Bio-Druck mit integriertem Touch-Spinning-Verfahren. Touch-Spinning ist ein skalierbares Verfahren, mit dem sich Fasern aus einer Polymerlösung oder -schmelze herstellen lassen. Beide Technologien haben die Forscher in einem Gerät zusammengeführt.
Living Materials und Hydrogele – verblüffend einfache Lösungen
Fasern verbessern mechanische Eigenschaften
Wenn Fasern ins Hydrogel integriert sind, verbessert das die mechanischen Eigenschaften des Verbundsystems. Dieser Effekt wäre sonst nur durch eine stärkere Vernetzung des Hydrogels selbst zu erreichen. Der niedrigere Vernetzungsgrad ist vorteilhaft für die anschließende Gewebebildung. „Das Hydrogel bietet den Zellen eine wässrige Umgebung, die das gute Funktionieren der Zellen fördert, während die Fasern die Ausrichtung der Zellen entlang der Hauptrichtung der Faser steuern sollen“, sagt Prof. Ionov.
Seinen Angaben zu Folge ist das vor allem dann interessant, wenn Gewebe mit faserigen Strukturen und einachsiger Ausrichtung der Zellen hergestellt werden sollen. Das sind typische Eigenschaften von Binde- und Muskelgewebe. Die Bayreuther Forscher haben bei den Versuchen verschiedene Hydrogele genutzt und deren Eigenschaften verglichen.
Start-up Biovature nutzt patentiertes Gerät
Aufbauend auf der Erfindung des neuen und bereits patentierten Gerätes ist das Start-up-Unternehmen Biovature GmbH unter der Leitung von PD Dr. habil. Alla Synytska antstanden. Synytska ist Mitbegründerin und hat die Position des CEO inne.
Tissue Engineering: Roboter für automatisierten 4D-Druck von Gewebe
Der Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) Sonderforschungsbereich SFB/TRR 225 hat die Forschung finanziell unterstützt.
Wissenschaftlicher Ansprechpartner:
Prof. Dr. Leonid Ionov, Professor für Biofabrikation,
E-Mail: Leonid.Ionov@uni-bayreuth.de
