Der „BioPen“ ist ein 3D-Stift zum „Zeichnen“ mit Biotinte. Dabei werden Hydrogel und Stammzellen direkt mit dem BioPen auf den Knochen aufgetragen. Eine aktuelle Studie zeigte jetzt, dass mehr als 97 Prozent der Zellen aus dem BioPen überlebensfähig sind.

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Die australische University of Wollongong Australia (UoW) hatte mit dem „BioPen“ bereits im Jahr 2013 einen 3D-Biodruckstift vorgestellt, der in seiner funktionsweise mit dem erfolgreichen 3Doodler vergleichbar ist. Der „BioPen“ wurde in enger Zusammenarbeit  zwischen der UoW und orthopädischen Chirurgen des St. Vincent Hospital in Melbourne entwickelt.

Wie funktioniert der BioPen? Neue Zellen lassen sich mit dem „BioPen“ direkt auf dem beschädigten Knochen oder Knorpel zeichnen. Ein Team unter der Leitung von Prof. Gordon Wallace vom Australian Research Council Centre of Excellence for Electromaterials Science (ACES) an der UoW zeichnet für die Entwicklung des 3D-Stifts verantwortlich.

Als Druckmaterial verwendet der 3D-Stift eine Biotinte, die aus einem Biopolymer wie Alginsäure (Alginat) und Stammzellen besteht. Das Alginat ist ein Meeresalgenextrakt, welches von einer zweiten Schicht – bestehend aus Hydrogel – geschützt wird. Die Tinte wird auf die Knochenoberfläche extrudiert und mit dem integrierten UV-Licht des BioPens verfestigt. Die gezeichneten Zellen wachsen anschließend im Innern des Körpers des Patienten, vermehren sich und sorgen für ein Wachstum des Gewebes.

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Mit dem 3D-Biostift könnten Chirurgen künftig den beschädigten Bereich eines Knochens oder Knorpels mit der Hydrogel-Lösung füllen. Nach Angaben von Prof. Peter Choong, Orthopädie-Direktor des St. Vincent Hospital, eignet sich diese Art der Behandlung zur Reparatur akut beschädigter Knochen wie zum Beispiel bei Sport- oder Autounfällen.

Die Hydrogel-Lösung kann auch maßgeschneiderte Medikamente aufnehmen, um das Wachstum und Heilung der Zellen zu beschleunigen. Der Prototyp des BioPen besteht aus medizinischen Qualitätskunststoff und Titan, wodurch er sehr leicht in der Hand liegt und einfach sterilisiert werden kann. Alle bislang mit dem BioPen erzeugten Zellen zeigten eine Überlebensrate von mehr als 97 Prozent. Die Studie zum 3D-Biostift wurde vor kurzer Zeit in der Zeitschrift „Biofabrication“ veröffentlicht.

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