Forscher der University of Technology Sydney (UTS) haben ein auf 3D-Druck basierendes System vorgestellt, mit dem sie in der Lage sind, Stammzellen in Massenproduktion herzustellen. Stammzellen eignen sich für die Behandlung zahlreicher Krankheiten und Verletzungen. Bisher war es jedoch so, dass deren Entnahme sehr zeit- und kostenaufwändig war.

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Forscher der University of Technology Sydney (UTS) haben in einer Pressemitteilung ihr 3D-gedrucktes System zur Gewinnung von Stammzellen aus Bioreaktoren vorgestellt. Das System soll das Potenzial haben, eine qualitativ hochwertige, groß angelegte Produktion von Stammzellen in Australien zu geringeren Kosten möglich zu machen

Aufgrund ihrer Fähigkeit, geschädigte Zellen zu ersetzen, eignen sich Stammzellen oftmals zur Behandlung von Krankheiten oder Verletzungen, von Arthritis bis hin zu Krebs. Doch bisher ist die Entnahme solcher Stammzellen sehr arbeitsintensiv, teuer und dauert sehr lange. Die Forscher veröffentlichten ihre Arbeit im Fachjournal Bioresources and Bioprocessing in einem Artikel mit dem Titel „A modular 3D printed microfluidic system: a potential solution for continuous cell harvesting in large-scale bioprocessing„.

Mehrere Produktionsschritte in ein Gerät integriert

Ein Team rund um den biomedizinischen Ingenieur Professor Majid Warkiani von der University of Technology Sydney leitete die Forschung, die gemeinsam mit dem Industriepartner Regeneus, einem Biotechnolgieunternehmen, das Stammzelltherapien zur Behandlung von Entzündungen und Schmerzen entwickelt, durchgeführt wurde. Professor Warkiani erklärte, dass der 3D-Druck und die Mikrofluidik einige Produktionsschritte in einem Gerät integrieren kann, um die Stammzellentherapie für Patienten breiter und kostengünstiger verfügbar zu machen.

Er sagte:

„Während sich dieses weltweit erste System derzeit im Prototypenstadium befindet, arbeiten wir eng mit Biotechnologieunternehmen zusammen, um die Technologie zu kommerzialisieren. Wichtig ist, dass es sich um ein geschlossenes System ohne menschliches Eingreifen handelt, was für die derzeitige gute Herstellungspraxis erforderlich ist.“

Bei der Mikrofluidik werden Flüssigkeiten auf mikroskopischer Ebene präzise gesteuert, die zur Manipulation von Zellen und Partikeln verwendet werden kann. Der Fortschritt in der additiven Fertigung ermöglicht den Bau solcher mikrofluidischen Geräte direkt und bringt schnelleres Prototyping und Bauen solcher Systeme mit sich.

Grafik zum 3D-gedruckten System
Grafische Darstellung des 3D-gedruckten Systems zur Massenproduktion von Stammzellen (Bild © Bioresources and Bioprinting).

Vorteile des Systems

Das neue System soll mesenchymale Stammzellen verarbeiten. Diese adulten Stammzellen können sich teilen und in mehrere Gewebezellen wie Knochen, Knorpel, Muskeln, Fett und Bindegewebe differenzieren. Sie werden zunächst aus menschlichem Knochenmark, Fettgewebe oder Blut gewonnen und anschließend in einen Bioreaktor im Labor gebracht und mit Mikroträgern kombiniert, damit sich die Zellen vermehren können. Das vorgestellte System kombiniert vier Mikromischer, einen spiralförmigen mikrofluidischen Separator und einen mikrofluidischen Konzentrator, um die mesenchymalen Stammzellen von Mikroträgern zu lösen und zu trennen und sie für die Verarbeitung danach zu konzentrieren.

3D-gedrucktes System für die Stammzellenproduktion
Forscher der UTS haben ein 3D-gedrucktes System entwickelt (im Bild) mit denen sie Stammzellen in Massen produzieren können (Bild © Bioresources and Bioprinting).

Professor Warkiani erklärt, dass auch andere Probleme Bioverarbeitungsindustrie mit dieser Technologie vereinfacht oder gar gelöst werden können. Das würde Kosten senken und die Qualität lebensrettender Produkte verbessern.

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