Ein Team von Ingenieuren der University of Melbourne hat einen innovativen 3D-Bioprinter entwickelt, der die Herstellung von komplexen Gewebestrukturen für die medizinische Forschung deutlich beschleunigen könnte. Im Gegensatz zu herkömmlichen 3D-Biodruckern, die oft viel Zeit für den Aufbau von Zellstrukturen benötigen, druckt der neue Hochgeschwindigkeits-Bioprinter Gewebe innerhalb von Sekunden. Mit dieser Geschwindigkeit und Präzision wird der Bioprinter als ein vielversprechendes Werkzeug angesehen, um menschliche Gewebe für Arzneimitteltests zu replizieren und dabei auf Tierversuche weitgehend zu verzichten.
Eine neue Druckmethode für differenzierte Gewebestrukturen
Die Forschung an der University of Melbourne konzentrierte sich auf die Entwicklung eines Druckverfahrens namens „Dynamic Interface Printing“. Diese Methode nutzt akustische Wellen, die in einem speziellen Luft-Flüssigkeits-Grenzbereich erzeugt werden, um Zellen gezielt in dreidimensionalen Strukturen zu positionieren. Dies erlaubt eine hohe Druckgeschwindigkeit und detailreiche Nachbildung verschiedener Gewebearten – von weichen, flexiblen Geweben bis hin zu festeren Strukturen wie Knorpel oder Knochen. Mehr Informationen zu diesem Verfahren finden sich im Wissenschaftsmagazin nature.com.
„Die präzise Anordnung der Zellen im Gewebe ist entscheidend für die Funktionalität der gedruckten Strukturen“, erklärt David Collins, Leiter des Collins BioMicrosystems Lab. Der herkömmliche Ansatz, Zellen einfach ohne spezielle Steuerung in einer Form zusammenzuführen, birgt oft die Gefahr, dass die natürliche Organisation des Gewebes nicht korrekt wiedergegeben wird. Die Forscher konnten zeigen, dass ihr neues Verfahren die Zellen bereits beim Druckvorgang gezielt anordnet und somit eine realistischere Gewebestruktur entstehen lässt.
Vorteile für die Medikamentenforschung und andere Anwendungsfelder
Der Hochgeschwindigkeits-Bioprinter reduziert die Druckzeit drastisch – auf nur wenige Sekunden. Herkömmliche Verfahren im Biodruck benötigen hingegen oft Stunden, was die Überlebensfähigkeit der Zellen und die Stabilität der Struktur beeinträchtigen kann. Mit dem neuen System drucken die Wissenschaftler das Gewebe direkt in standardisierte Laborplatten, wodurch der sensible Transfer der Strukturen entfällt und die Reinheit und Integrität der Modelle erhalten bleibt.
Die Einsatzmöglichkeiten des neuen Biodruckers werden vor allem in der Medikamentenentwicklung gesehen, da Gewebestrukturen spezifisch für bestimmte Tests hergestellt werden können. Tests an lebenden Organismen könnten dadurch teilweise ersetzt oder reduziert werden, was eine ethische und praktische Verbesserung für die Forschung darstellt. Der Bioprinter wurde bereits in Zusammenarbeit mit internationalen Forschungseinrichtungen getestet und soll durch seine Effizienz und Genauigkeit die Lücke zwischen Laborarbeit und klinischen Anwendungen verkleinern.
Mit diesem Fortschritt wird die Herstellung von zellgenauen Gewebemodellen für die Medikamentenforschung optimiert, was die Qualität und Aussagekraft von Medikamententests steigern könnte. Zukünftige Anwendungen des 3D-Biodrucks könnten sich in Richtung maßgeschneiderter Gewebe und Organe für die regenerative Medizin entwickeln. Abonnieren Sie den 3D-grenzenlos Magazin-Newsletter und bleiben Sie zu allen 3D-Druck-News weltweit informiert (hier anmelden).
