Welche Materialien verwenden Sie zum Drucken? Was ist das Herausfordernde daran?
Ovsianikov: Für einen Prozess, bei dem lebende Zellen verwendet werden, benötigt man Materialien mit hohem Wassergehalt. In der Regel bestehen solche sogenannte Biotinten zu über 80 Prozent aus Zellkulturmedium. Man muss auch sicherstellen, dass diese Materialien nicht toxisch sind. Schließlich müssen die Kombination der Materialien und der Prozess zellfreundlich bleiben. Leider gibt es im Falle der MPL nicht wirklich einen Katalog von Materialien oder Komponenten, aus dem man nach einer solchen Wunschliste auswählen kann. Deshalb sind wir vorangegangen und haben solche Materialien entwickelt, zum Beispiel spezielle Biotinten auf Gelatinebasis.
Im Falle der MPL ist es aufgrund der hohen Auflösung wichtig, dass der Prozess schnell abläuft. Andernfalls kann es sehr lange dauern, bis Strukturen von relevanter Größe entstehen. Die Verarbeitungsgeschwindigkeit hängt von der Materialempfindlichkeit ab. Wir haben spezialisierte Biotinten entwickelt, die mit einer Laserscangeschwindigkeit von bis zu einem Meter pro Sekunde in Gegenwart von Zellen verarbeitet werden können. Dies ist ein absoluter Rekord.
Wo kommt die MPL überall zum Einsatz?
Ovsianikov: MPL selbst ist recht universell und wird überall dort eingesetzt, wo präzise 3D-Strukturen benötigt werden: in der Mikrooptik und der Mikrofluidik, bei Mikronadeln für die transdermale Medikamentenverabreichung sowie bei biologisch abbaubaren Gerüsten für das Tissue Engineering.
Einer der wichtigen Einsatzbereiche des Bioprintings ist die Realisierung von 3D-Gewebemodellen. Diese sind unter anderem für die Medikamentenentwicklung in Form von Organs-on-a-Chip von hoher Relevanz. Dabei wird eine Mini-Version verschiedener menschlicher Organe im mikrofluidischen Chipformat erstellt, um zum Beispiel die Sicherheit verschiedener Medikamente im Hochdurchsatz zu testen. Wir konnten die MPL bereits dafür nutzen, eine Barrieremembran für eine Placenta-on-a-Chip herzustellen. Eine neuere Arbeit zeigte eine Möglichkeit zur Herstellung von verzweigenden Gefäßstrukturen mit Durchmessern im sub-50 Mikrometer-Bereich.