Einem Forscherteam der Empa (Schweiz) ist es gelungen, beliebige Formen organischer Strukturen aus Nanozellulose mit einem 3D-Drucker herzustellen. Ziel der Forscher ist es, biomedizinische Implantate für Menschen mit Knorpelerkrankungen fertigen zu können. Zum Beispiel Ohren.

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Ein Forscherteam der Empa, dem interdisziplinären Forschungsinstitut des ETH-Bereichs für Materialwissenschaften und Technologie, hat per 3D-Drucker Strukturen aus Nanozellulose hergestellt, wo Knorpelzellen zum Beispiel zu einer Ohrmuschel heranwachsen können. Das Ziel der Wissenschaftler sind biomedizinische Implantate, die laut einer Pressemitteilung an Knorpelerkrankungen leidenden Menschen helfen soll. Mit dem „Ohr aus dem 3D-Drucker“ machten die Forschungsergebnisse zuletzt Schlagzeilen.

Die Entstehung

Die Nanozellulose gewinnen die Forscher aus Holz und wollen diesem Material zusätzliche Eigenschaften hinzufügen, um besagte Implantate fertigen zu können. Wie Michael Hausmann von der Empa gemäß der Pressemitteilung erklärte, kann Nanozellulose in zähflüssiger Form hervorragend mit dem Bioplotter zu komplexen Formen gestaltet werden.

Nach Aushärtung der Struktur, die aus Nanozellulose und einem Biopolymer besteht, bleibt die Stabilität erhalten. Im Rahmen eines Forschungsprojekts analysiert Hausmann die Eigenschaften des Nanozellen-Hydrogels mit dem Ziel, den Druckprozess und die Stabilität weiter zu verbessern. Vor vier Jahren schuf eine Gruppe Wissenschaftler ein Hydrogel, das mit einem 3D-Drucker genutzt werden kann.

Forscher mit 3D-gedruckter Struktur (Ohr)
Forscher der Empa haben per 3D-Drucker Strukturen aus Nanozellulose hergestellt, wo Knorpelzellen zum Beispiel zu einer Ohrmuschel heranwachsen können (Bild © Empa).

Biomedizinische Implantate bei angeborenen Fehlbildungen

In derartigen Grundgerüsten sollen in Zukunft körpereigene Knorpelzellen mit Wirkstoffen beispielsweise eine neue Ohrmuschel erzeugen. Biomedizinische Implantate könnte etwa Kindern helfen, die eine angeborene Ohrmuschelfehlbildung haben. Laut der Empa lasse sich auch ein Ersatz für Kniegelenksknorpel per 3D-Drucker fertigen. Dieses Verfahren wir auch als Bioprinting bezeichnet (hier mehr erfahren). Zur Zeit wird ergründet, wie die Knorpelzellen optimal in dem Nanozellulose-Gerüst kultiviert werden können.

Entsprechend dem gewünschten Endprodukt kann das Nanozellulose-Hydrogel auch mit Wirkstoffen bestückt werden. Nach dem Einpflanzen des Implantats wird dieses teilweise biologisch abgebaut. Die Nanozellulose ist biokompatibel, gut verträglich und löst sich nicht auf. Forschern der indischen SRM University gelang es bereits im vergangenen Jahr, mit einem 3D-Drucker ein organisches Ohr herzustellen. Über die weitere Entwicklung berichten wir auch zukünftig im Newsletter von 3D-grenzenlos (jetzt kostenlos abonnieren).

Ohr aus 3D-Drucker
Das Ohr wir mit einem Nanozellulose-Hydrogel mit einem 3D-Drucker hergestellt (Bild © Empa).

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