Wissenschaftler der Universität Bayreuth, unter der Leitung von Prof. Dr. Leonid Ionov, haben eine innovative 3D-Drucktechnologie entwickelt, die Hydrogele und Fasern kombiniert, um biologische Gewebe künstlich herzustellen. Diese Technologie, die erstmals Hydrogel- und Faserstrukturen in einem Gerät vereint, könnte den Weg für die Produktion von Geweben mit einachsiger Zellausrichtung ebnen, wie sie in Bindegewebe und Muskelgewebe vorkommen. Darüber hat die Uni Bayreuth auf ihrer Website berichtet.
Ein neues Kapitel in der Biofabrikation
Die Forschungsergebnisse, die in der Fachzeitschrift „Advanced Healthcare Materials“ veröffentlicht wurden, basieren auf umfangreichen Tests verschiedener Hydrogele. Hydrogele, die eine hohe Wasserspeicherfähigkeit besitzen und dennoch wasserunlöslich sind, wurden zusammen mit Zellen zu einem sogenannten Bioink verarbeitet. Dieses Bioink wird dann in Verbindung mit Fasern zu einem Verbundmaterial verarbeitet, wobei eine 3D-Bioprinting-Technologie mit integriertem Touch-Spinning-Verfahren zum Einsatz kommt. Das Touch-Spinning ist ein skalierbarer Prozess zur Herstellung von Fasern aus einer Polymerlösung oder einem Schmelz, den die Bayreuther Forscher erstmalig in einer einzigen Vorrichtung mit der 3D-Bioprinting-Technologie kombinierten.
Revolution in der Gewebeproduktion
„Die Erkenntnisse dieser Studie sind von großer Bedeutung für die Produktion von Geweben, insbesondere für solche mit faserigen Strukturen und einachsiger Ausrichtung von Zellen“, erklärt Prof. Dr. Ionov. Durch die Kombination eines Hydrogel-Systems mit einem Fasersystem werden die Verarbeitungsanforderungen an Hydrogele, wie z.B. die Vernetzung zur Verbesserung ihrer mechanischen Eigenschaften, reduziert. Die mechanischen Eigenschaften dieser Verbundmaterialien werden durch das Fasersystem abgedeckt, was für die anschließende Gewebebildung von Vorteil ist. „Das Hydrogel bietet den Zellen eine wässrige Umgebung, die die gute Funktion der Zellen fördert, während die Fasern die Ausrichtung der Zellen entlang der Hauptfaserachse steuern sollen“, so Ionov weiter.
Aufbauend auf der Erfindung dieses neuen und bereits patentierten Geräts, haben die Bayreuther Wissenschaftler unter der Leitung von PD Dr. habil. Alla Synytska (Mitbegründerin und CEO) das Start-up-Unternehmen „biovature GmbH“ gegründet. Die Forschung wurde finanziell durch den Forschungscluster SFB/TRR 225 der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) unterstützt.