Mit Lasertechnologie will Dr. Aleksandr Ovsianikov an der TU Wien Mikrostrukturen mit eingebetteten lebenden Zellen bauen. Er erhält dafür einen der begehrtesten Europäischen Forschungspreise: den ERC Starting Grant.
Das Verhalten von Zellen hängt stark von der Umgebung ab, in der sie sich befinden. Um Zellen zu untersuchen und zu beeinflussen, ist es daher höchst wertvoll, sie in eine maßgeschneiderte Umgebung einbauen zu können. Dr. Aleksandr Ovsianikov entwickelt ein Laser-gesteuertes Verfahren, mit dem man Zellen gezielt in feine Strukturen einweben kann – ähnlich wie in natürlichem biologischen Gewebe, wo sie von der sogenannten „extrazellulären Matrix“ umgeben sind. Wichtig ist das für die Züchtung von neuem Gewebe, für die Suche nach neuen Medikamenten oder für die Stammzellenforschung. Für dieses Projekt erhielt Ovsianikov nun einen ERC-Grant des European Research Council (ERC), der mit knapp 1,5 Mio. Euro dotiert ist und dem Forscher in den kommenden fünf Jahren die Möglichkeit gibt, seine interdisziplinären Forschungen weiterzuführen.
Im Gegensatz zur klassischen 2D-Zell-Kultur in der Petrischale gibt es zurzeit keine Standards für 3D-Systeme. Eine solche 3D-Struktur muss durchlässig sein, damit die Zellen mit allen notwendigen Stoffen versorgt werden können. Die Geometrie und die chemischen oder mechanischen Eigenschaften der Struktur sollen präzise angepasst werden können, um die Reaktion der Zellen auf die äußeren Bedingungen studieren zu können. Außerdem soll die 3D-Struktur rasch in großer Anzahl herstellbar sein, denn um verlässliche Ergebnisse zu erzielen, muss man Experimente an Zellen oft an vielen Zellkulturen gleichzeitig durchführen.
Genau diese Anforderungen kann die Forschungsgruppe „Additive Manufacturing Technologies“ der TU Wien erfüllen: Das interdisziplinäre Team entwickelt seit Jahren spezielle Fertigungstechniken, mit denen sich dreidimensionale Strukturen mit einer hohen Präzision im Mikrometer-Bereich herstellen lassen. „Diese Technologie könnte in bestimmten Fällen auch Tierversuche unnötig machen, und dabei viel schnellere und aussagekräftigere Ergebnisse liefern“, hofft Ovsianikov. Auch für die Stammzellenforschung sei diese Technologie interessant: „Wir wissen heute, dass sich Stammzellen je nach Umgebung zu unterschiedlichen Gewebetypen weiterentwickeln können. So entwickeln sie sich etwa auf festerem Untergrund zu Knochenzellen, auf weicherem Untergrund zu Nervenzellen.“ In der Laser-generierten 3D-Struktur kann man die Steifigkeit des Untergrundes von Anfang an genau bestimmen und so möglicherweise ganz gezielt unterschiedliche Gewebetypen hervorbringen.
Weitere Informationen: Expert-Review-Artikel
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