Forscher der Tel Aviv Universität haben eine innovative Methode entwickelt, um Sensoren präzise in 3D-gedruckten Gewebemodellen zu positionieren. Anstatt die Sensoren direkt in das gedruckte Gewebe zu integrieren, was häufig zu deren Beschädigung führt, haben die Wissenschaftler eine origami-inspirierte Struktur entworfen, die sich um das fertige Gewebe faltet und die Sensoren in vorbestimmte Positionen einfügt. Das berichtet eurasiareview.de.
Origami als Lösung für Bioprinting-Herausforderungen
Die Methode basiert auf der traditionellen japanischen Kunst des Papierfaltens, Origami, und wurde von einem multidisziplinären Team der Tel Aviv Universität entwickelt. Beteiligt waren unter anderem Forscher aus der Schule für Neurobiologie, Biochemie und Biophysik, dem Koum Center für Nanowissenschaft und Nanotechnologie, der Abteilung für Biomedizinische Technik und dem Sagol Center für Regenerative Medizin.
Laut Prof. Ben Maoz, einem der leitenden Forscher, bietet der Einsatz von Origami eine elegante Lösung für ein Problem, das Forscher weltweit beschäftigt:
„Die Verwendung von 3D-Bioprintern zur Herstellung biologischer Gewebemodelle ist bereits weit verbreitet. Bei den bestehenden Technologien kann das Druckkopf jedoch die Sensoren beschädigen, wenn diese während des Druckprozesses integriert werden. Unsere neue Methode, die auf Origami basiert, löst dieses Problem.“
Präzise Sensorintegration in Gewebemodellen
Die Forscher nutzten CAD-Software (Computer Aided Design), um eine multi-sensorische Struktur zu entwerfen, die speziell für ein bestimmtes Gewebemodell angepasst ist. Diese Struktur, inspiriert von Origami, ermöglicht es, Sensoren präzise an vordefinierten Positionen im Gewebe zu platzieren. Das fertige physische Modell wird um das biogedruckte Gewebe gefaltet, sodass jeder Sensor genau an seiner vorgesehenen Stelle im Gewebe sitzt.
Diese neue Methode, die die Forscher als „Multi-Sensor Origami Platform“ (MSOP) bezeichnen, wurde erfolgreich an 3D-gedruckten Gehirngeweben getestet. Die integrierten Sensoren konnten neuronale elektrische Aktivitäten aufzeichnen. Die Vielseitigkeit des Systems ermöglicht es, eine beliebige Anzahl und Art von Sensoren in jegliche Position innerhalb verschiedener 3D-gedruckter Gewebemodelle zu platzieren. Dies schließt auch im Labor gezüchtete Gewebe, wie Hirnorganoide, ein.
Modulare und vielseitige Anwendungen
Prof. Maoz betont die Modularität und Vielseitigkeit der Plattform:
„Für Experimente mit biogedrucktem Gehirngewebe bietet unsere Plattform einen zusätzlichen Vorteil: die Möglichkeit, eine Schicht hinzuzufügen, die die natürliche Blut-Hirn-Schranke (BBB) simuliert. Diese Schicht besteht aus menschlichen BBB-Zellen und ermöglicht es uns, ihre elektrische Widerstandsfähigkeit zu messen, was Aufschluss über ihre Durchlässigkeit für verschiedene Medikamente gibt.“
Das Forscherteam sieht in der Verbindung von wissenschaftlicher Forschung und künstlerischer Inspiration durch Origami einen bedeutenden Fortschritt. Diese Methode stellt einen wichtigen Schritt für die biologische Forschung dar, indem sie präzise Daten über die Aktivität und Kommunikation von Zellen in 3D-gedruckten Geweben liefert.
