Kostengünstiges Bioprinting: 3D-Druck von lebendigem Gewebe

Die Herstellung von funktionsfähigem, künstlichem Gewebe, wie Knorpel, Knochen oder Muskelgewebe, bietet großes Potenzial, insbesondere in der Pharmakologie und der Medizin. Hier können Medikamente auf ihre Wirksamkeit und Nebenwirkungen untersucht werden, oder Patientinnen und Patienten mit Gewebeschäden könnten zukünftig von der Technologie profitieren. 

Bisher war die Herstellung solcher Strukturen jedoch durch die hohen Kosten für Bioprinter stark eingeschränkt. Die spezialisierten Geräte kosten oft mehrere zehntausend Euro, was gerade für kleine Labore oder Institute unerschwinglich ist. 

Im Rahmen seiner Promotion hat Benedikt Kaufmann gemeinsam mit einem Team der Hochschule München und der Technischen Universität München eine kostengünstige Alternative entwickelt: Ein einfacher 3D-Drucker, der normalerweise für Kunststoffprototypen verwendet wird, wurde so modifiziert, dass er biologische Strukturen drucken kann. Die Bauanleitung, die im Internet frei zugänglich ist, ermöglicht es, diesen Drucker für nur wenige hundert Euro umzubauen. Diese neue Lösung schafft es, lebende Strukturen auf Knopfdruck herzustellen, und eröffnet so kleinen Laboren die Möglichkeit, ebenfalls im Bereich des Bioprintings zu forschen.

Eine der größten Herausforderungen bei der Modifikation des Druckers war die Schaffung geeigneter Umgebungsbedingungen für den Druckprozess. Für das Arbeiten mit Proteinen und Zellen sind eine konstante Temperatur von 37 Grad Celsius und eine hohe Luftfeuchtigkeit erforderlich. Diese Anforderungen konnten die Forschenden durch den Einsatz von Heizfolien und wassergetränktem Zellstoff erfüllen. Der modifizierte 3D-Drucker verwendet eine maskierte Stereolithographie, ein Verfahren, das besonders zellschonend ist und eine präzise Steuerung der Struktur ermöglicht. Auf diese Weise können die Biomaterialien Schicht für Schicht auf einem Glasplättchen aufgebaut und unter dem Mikroskop untersucht werden. 

Durch die frei zugängliche Bauanleitung können nun auch kleinere Forschungseinrichtungen, die bisher keine Möglichkeit hatten, eigene Bioprinter zu verwenden, Gewebekonstrukte herstellen. Kaufmann betont: „Ingenieurstechnisches Know-how ist dafür nicht erforderlich.“ Somit wird der Zugang zu dieser Technologie breiter gefächert, und auch in Schulen könnten erste Erfahrungen im Bereich des Bioprintings gesammelt werden. 

MEDICA.de; Quelle: Hochschule München