Das Medizintechnikunternehmen Fluicell hat mit Forschern aus Schweden seine Biopixlar-Plattform für den Einsatz in der Hirnforschung getestet. Es gelang den Wissenschaftlern, 3D-gedruckte Zellstrukturen präzise anzulegen und zu drucken. Sie führten außerdem fortschrittlichere Tests durch, um das System auf seine Eignung als diagnostisches Instrument zu überprüfen.

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Wissenschaftler des Medizintechnikunternehmens Fluicell, des klinischen Forschungs- und Entwicklungsunternehmens Cellectricon und der schwedischen Universität Karolinska Institutet haben gemeinsam an der Umwandlung von 3D-Bioprint-Nervenzellen in komplexe Muster gearbeitet. Dazu nahmen sie die Biopixlar-Plattform von Fluicell zu Hilfe. Ihre Ergebnisse veröffentlichten sie in der Arbeit „3D micro-organisation printing of mammalian cells to generate biological tissues„.

Tests mit Biopixlar Bioprinting-System

Die Forscher nutzten Hirnzellen von Ratten und ordneten diese in 3D-Strukturen an. Die Lebensfähigkeit wurde dabei nicht beeinträchtigt. Sie erklärten, dass das fertige Gehirngewebe für die Modellierung des Fortschritts neurologischer Erkrankungen oder den Test der Wirksamkeit verwandter Arzneimittel geeignet wäre.

Biopixlar Bioprinting-Plattform und Mitarbeiterin davor
Die Biopixlar-Bioprinting-Plattform soll neue Anwendungen in der personalisierten Medizin oder bei fortschrittlichen Therapien ermöglichen (Bild © Fluicell).

Mattias Karlsson, CEO von Cellectricon, erklärt:

„Wir haben Biopixlar verwendet, um Protokolle für das Drucken verschiedener neuronaler Zelltypen zu entwickeln. Diese Technologie hat das Potenzial, völlig neue Wege für die In-vitro-Modellierung einer Vielzahl zentraler und PNS-bedingter Krankheiten zu eröffnen.“

Details zur Biopixlar-Plattform

Die laut Fluicell „All-in-One-Erkennungsplattform“ Biopixlar kann mehrere unterschiedliche Zellen in einem Durchgang sehr präzise bei hoher Auflösung drucken. Biopixlar hat einen mechanischen Arm, eine motorisierte Bühne und eine Oberfläche ähnlich einem Gamepad, über die Zellen manuell positioniert und abgelegt werden. Um die klinischen Fähigkeiten zu beweisen, ging Fluicell einen Beta-Vertrag mit Cellectricon ein. Ziel war es, den Einsatz des Systems in der neuronalen Forschung zu bewerten.

Die Kartierung von Gehirnerkrankungen erfordert häufig die Verwendung verschiedener Zelltypen. Die Partner gingen davon aus, dass Biopixlar hier eine verbesserte Patientenprognose ermöglicht. Die bisher eingesetzte Methode des Druckens künstlicher Gewebe mit Extrusions- oder laserbasierte Verfahren war sehr ungenau.

Erweiterte Tests

Mit dem Mikrofluidikverfahren gelang es dem Fluicell-Team, abgelagerte Zellen präzise zu kontrollieren, ohne das Wachstum zu hemmen. Dank dreier separater Kammern im Biopixlar-System wurde außerdem eine Kreuzkontamination vermieden. Die Zellen wurden nicht abgelagert, bis sie stark genug mit einer Oberfläche wechselwirkten, um sich anzulagern. Alle nicht gebundenen Zellen ließen sich so sammeln und wiederverwenden.

Mikrofluidische Düse
Mit dieser Düse (Bild) können Zellen rezirkulieren und erreichen so eine hohe Genauigkeit (Bild © Scientific Reports Journal).

In weiteren Tests druckten die Forscher adulte Haut- und Krebszellen in 2D-Gewebe mit einer 99%-igen Überlebensrate. Die Zellen wurden dem Hautarzneimittel Retinsäure (RA) ausgesetzt und die tumorerzeugenden CK 10 -Proteine der Krebszellen nahmen um 25% ab.

Das Anbringen mehrerer 2D-Gewebe mit Polylysin (PLL) als zellulärem „Klebstoff“ ermöglichte das Überlagern in ein lebendes Hirnkrebsmodell. Der PLL-basierter Ansatz zeigte, dass Biopixlar nicht invasiv und präzise genug war, um die breitere Verwendung als diagnostisches Instrument zu rechtfertigen.

Der 3D-Druck kann Erstaunliches leisten, gerade in der Medizin. Forscher der University of Minnesota brachten im Vorjahr mit einem 3D-gedruckten Schädelimplantat für Mäuse die Gehirnforschung weiter. Auch in der Vorbereitung für Eingriffe bei Schlaganfall ist der 3D-Druck mit gedruckten Hirnarterien eine große Hilfe. Das Bioprinting von Gehirnstrukturen verhalf Wissenschaftlern außerdem zu einer Verbesserung bei der Behandlung von neurodegenerativen Krankheiten. Wir sind gespannt, wie sich dieser Bereich weiterentwickelt. Mit unserem kostenlosen Newsletter bleiben Sie auf dem Laufenden.

Zellbasierte Strukturen
Mit dem Biopixlar-System war der präzise 3D-Druck zellbasierter Strukturen (im Bild) möglich (Bild © Fluicell).

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