Ein Verfahren, mit dem biodegradierbare 3D-Trägerstrukturen (Scaffolds) zur Geweberegeneration von Knorpel-Knochen-Schäden hergestellt werden können, hat die Multiphoton Optics GmbH (MPO) in Würzburg zusammen mit dem Institut für Bioprozess- und Analysenmesstechnik e.V. (IBA) in Heilbad Heiligenstadt entwickelt. Das Einzigartige an diesen Strukturen: Großvolumige Scaffolds aus bioverträglichen Copolymeren weisen eine hierarchische Strukturierung bis in den Mikrometerbereich auf. Neu ist auch die effiziente monolithische Herstellung mit 3D-Lithographie via Zwei-Photonen-Polymerisation.
Ein Prototyp der Multiphoton Optics 3D-Druckplattform Litho-Prof-3D wurde optimiert, indem Prozessschritte innerhalb der Anlage automatisiert wurden. Darüber hinaus wurde die vom Hersteller entwickelte Steuersoftware auf die Fertigung von Scaffolds angepasst. Die Plattform ermöglicht es so, in 1,5 h Scaffolds mit 1 cm³ Volumen in einem Schritt zu drucken. Damit ist die Laserschreibzeit etwa 100 mal kürzer als bei der am IBA etablierten 2PP-Forschungsanlage.
Die Struktur der Scaffolds basiert auf einem biomimetischen Design vom IBA Heiligenstadt e.V. Sie ist 10 mm hoch und hat einen Durchmesser von 7 mm. Eine 3 mm hohe Knorpelschicht und einer 7 mm hohen Knochenphase werden durch eine Trennschicht voneinander abgegrenzt. Porosität und E-Modul der jeweiligen Phasen können im 3D-Druck so angepasst werden, dass sie Knochen und Knorpel sehr nahekommen.
Die Scaffolds bestehen aus dem biodegradierbaren Copolymer Poly-((D,L)-Lactid-co-ε-Caprolacton)-dimethacrylat (LCM3), das vom IBA Heiligenstadt e.V. entwickelt wurde. Es soll künftig durch das besser vom Körper abbaubare Copolymer Poly(Amid-co-ε-Caprolacton)-dimethacrylat (ACM) ersetzt werden.
Weitere Informationen:
https://multiphoton.de,
www.iba-heiligenstadt.de
