Modernste Technologien für Gewebe- und Organdruck

Unter Bioprinting versteht man die Erzeugung echter lebender 3D-Strukturen mit "biologischer Tinte", so genannten Bioinks. Dabei handelt es sich um Kombinationen aus lebenden biologischen Zellen, Biopolymeren, chemischen Substanzen und Biomolekülen zur kontrollierten Erzeugung von Gewebe- und Organstrukturen. Mögliche Anwendungen reichen von tierversuchsfreien medizinischen Studien zu Wirkstoffen und Wundheilung bis hin zu Zellinkubatoren.

Das EU-finanzierte Projekt BIO-MAPS (Bio-mimetic multi-functional active porous structures) sollte für die praktische Anwendung nun die notwendigen mathematischen Grundlagen und geometrische Rechenalgorithmen entwickeln.

Die Forscher erstellten zuerst das optimale Design für Kompositgerüste, d.h. poröse Strukturen zur Unterstützung von Zellen, die mit bioaktiven Molekülen ausgerüstet sind. Entwickelt wurde eine neue Designmethode, um das Gerüstdesign auf das Gewebewachstum abzustimmen. Entsprechend den biologischen und mechanischen Anforderungen wird dann die interne Mikroarchitektur der porösen Strukturen optimiert.

Anhand eines Computermodells konnten in einem neuen Biofabrikationsprozess vorstrukturierte multifunktionale aktive poröse Strukturen gefertigt werden. In das biologisch abbaubare Material wurden aktive, speziell auf die Funktion der Struktur abgestimmte Biomoleküle eingebettet. Um die Ergebnisse bei weiteren 3D-Strukturen zu optimieren, wurde die Zellmigration in das Gerüst in vitro getestet.

Die Forschungsleistung ist für die Herstellung von aktiven Implantaten, Gewebe- oder Organersatz sowie Mikrobiosensoren bei vielen neuen medizintechnischen und biomedizinischen Anwendungen von Bedeutung. Die Wissenschaftler von BIO-MAPS erstellten auch eine umfangreiche Wissensplattform für die Modellierung heterogener Objekte mittels CAD, Schichtfertigungsverfahren und Biomaterialien.