Das österreichische 3D-Druck-Unternehmen UpNano hat gemeinsam mit Xpect INX aus Belgien das neuartige Hydrogel X Hydrobio INX© U200 entwickelt. Gemeinsam mit dem 3D-Drucker NanoOne Bio von UpNano können Strukturen mit lebenden Zellen im 3D-Druckverfahren hergestellt werden, sowohl im meso- als auch im nanoskaligen Bereich. Dieser Durchbruch eröffnet der biomedizinischen Forschung völlig neue Möglichkeiten.

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Gemeinsam mit Xpect INX aus Belgien hat die UpNano GmbH ein neuartiges Hydrogel entwickelt, wie UpNano in einer Pressemitteilung gegenüber dem 3D-grenzenlos Magazin erklärt. Die Kombination eines 2-Photonen 3D-Druckers mit dem innovativen, Hydrogel-basierten Bio-Material erlaubt es, 3D-Strukturen mit lebenden Zellen zu drucken, sowohl im meso- als auch im nanoskaligen Bereich.

Die UpNano GmbH aus Wien verwendet dazu den NanoOne Bio 3D-Drucker. Es ist das einzige kommerziell erhältliche Druckmaterial, das die Einbettung lebender Zellen direkt von der Kulturplatte in hochpräzise 3D-gedruckte Strukturen für biologische Anwendungen ermöglicht. Zu Beginn des Jahres haben wir darüber berichtet, dass UpNano erste NanoOne-2PP-3D-Druck-Systeme an Industrie und Forschungseinrichtungen verkauft hat.

Zellkulturen in der Forschung

Bisher waren zweidimensionale Zellkulturen der Standard in der pharmazeutischen, präklinischen sowie der biomedizinischen Forschung im Allgemeinen. Diese Modelle bilden die zelluläre Interaktion in lebenden Systemen auf dem 3D-Level jedoch nur schwach ab. Die Entwicklung von Medikamenten, die auf 2D-Systemen basiert, führte zu irreführenden Ergebnissen. Das Hydrogel-basierte Bio-Material von Xpect INX und UpNano könnte das in Kombination mit dem neuen Druckermodell NanoOne Bio ändern. Das wasserlösliche Hydrogel X Hydrobio INX© U200 ermöglicht den Transfer von Zellkulturen aus 2D-Kulturplatten in komplexe 3D-Strukturen.

3D-Drucker NanoOne Bio
Der 780 nm Rotlicht-Laser des NanoOne Bio (im Bild) schädigt die lebenden Zellen selbst bei außergewöhnlich hoher Laserstärke, die NanoOne-3D-Drucker verwenden, nicht (Bild © UpNano).

Peter Gruber, Head of Technology und Co-Gründer der UpNano, erklärt:

“Wir haben X Hydrobio INX© U200, ein hoch biokompatibles Hydrogel, gemeinsam entwickelt und konnten gleichzeitig eine 2Photonen 3D-Druck-Maschine anbieten, die den weitesten Bereich an druckbaren Dimensionen auf dem Markt besitzt.“

Jasper Van Hoorick, Projektleitung bei Xpect INX, sagt:

„Das Gelatine-basierte X Hydrobio INX© U200 wurde speziell für die Einkapselung von verschiedenen Zelltypen entwickelt und erlaubt daher die Erzeugung von komplexen 3D-Mikrogeweben. Das Hydrogel ahmt die natürliche zelluläre Umgebung nach und ist biologisch abbaubar, wodurch es den Zellen ermöglicht, das Material graduell durch neu geformtes Gewebe zu ersetzen.“

Das Hydrogel X Hydrobio INX© U200 und der NanoOne Bio 3D-Drucker

3D-Druck-Material Hydrogel X Hydrobio INX© U200
Das Hydrogel X Hydrobio INX© U200 (im Bild) eröffnet gemeinsam mit dem NanoOne Bio 3D-Drucker neue Möglichkeiten in der biomedizinischen Forschung (Bild © Xpect INX).

Probleme, die bei Standard-Nährmedien auftreten, wo die Zellen auf 2D-Art inkubiert werden, werden mit der neuen Entwicklung gelöst. Das Hydrogel, das die lebenden Zellen enthält, kann direkt in den NanoOne Bio eingebracht werden. Der 780 nm Rotlicht-Laser des NanoOne Bio schädigt die lebenden Zellen selbst bei außergewöhnlich hoher Laserstärke der NanoOne-3D-Drucker nicht.

Die Kombination des X Hydrobio INX© U200 mit dem NanoOne Bio eröffnet neue Möglichkeiten in der biomedizinischen Forschung und Entwicklung. Prof. James J. Yoo vom Wake Forest Institute for Regenerative Medicine (USA), ein renommierter Experte für Gewebe-Engineering und Biofabrikation, tritt mit April 2021 in den Beirat von UpNano ein und wird die kontinuierliche Weiterentwicklung von neuen Anwendungen für die biomedizinische F&E begleiten.

Weitere Details

„Labs-on-Chip“ direkt mit lebenden Zellen zu produzieren, spart Zeit und verbessert die Aussagekraft der Ergebnisse. Es sind biomimetische Strukturen möglich, d.h. Oberflächenstrukturen, die natürlichen Geweben ähneln, die so geschaffen werden, dass sie eine nahezu natürliche Interaktion zwischen den lebenden Zellen und ihrer Wachstumsumgebung ermöglichen.

Pharmazeutische Unternehmen und Forschungseinrichtungen sind mit dem 3D-Drucker NanoOne Bio und dem Hydrogel in der Lage, Modelle zu entwickeln, die den natürlichen Wachstumsbedingungen im menschlichen Körper ähneln. Der NanoOne Bio erlaubt die Erzeugung von Oberflächenstrukturen mit höchster Präzision oder die Entwicklung komplexer 3D-Gerüsten im cm-Bereich mit eingebetteten Zellen. Das erweiterte Produktangebot auch für Kunden aus der biomedizinischen Forschung ist bereits mit großem Interesse aufgenommen worden.

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