Bei einem Bioprinter handelt es sich um einen 3D-Drucker für organische Substanzen. Auch unter der Bezeichnung 3D-Biodrucker zu finden, verarbeiten Bioprinter entgegen klassischen 3D-Druckern keine Kunststoffe oder Metalle, sondern organische Substanzen. Das Bioprinting stammt aus dem Forschungsumfeld des Tissue Engineering, den computergesteuerten Techniken zur Erstellung von organischen Strukturen aus lebendem Gewebe. Zu den interessantes Anwendungsbereichen der Bioprinter zählen die Forschungen im Bereich des 3D-Drucks von lebenden Organen. Auf dieser Seite stellen wir das Bioprinting ausführlich vor und zeigen regelmäßig aktualisiert alle Forschungsarbeiten und Entwicklungen im Bereich der Bioprinting-Technologie.
Dank 3D-Druck lassen sich heute geometrisch anspruchsvolle Objekte computergestützt designen und herstellen. Früher mussten diese Objekte mithilfe formgebender Werkzeuge unter hohem Materialverbrauch hergestellt werden. Mit der 3D-Drucktechnologie hat sich zum Glück einiges geändert, denn viele Produkte lassen sich nun günstiger, einfacher und auch umweltfreundlicher herstellen. So kommen 3D-Drucker bereits in unterschiedlichsten Industrie-Bereichen zum Einsatz – darunter auch in der Medizin, etwa um individuelle Implantate für Patienten herzustellen oder Operationen besser zu planen. Jetzt lassen sich auch gewisse Fortschritte auch im Bereich des Bioprintings verzeichnen, also dem 3D-Druck von organischem Gewebe.
Das sogenannte Bioprinting bezeichnet das Drucken organischer Substanzen zu dreidimensionalen Objekten. Obwohl diese Technologie erst so richtig erprobt wird, ermöglicht sie bereits ein stabiles Drucken von lebendigen Zellen im Schichtaufbauverfahren (additive Fertigung). So wird für die Zukunft gehofft, dass man in der Lage sein wird entsprechende Organe nachzubauen, wie etwa die Leber oder das Herz (mehr zum Thema auch auf der Seite „Organe aus dem 3D-Drucker„). Die nötigen Zellen werden dazu vorab gezüchtet und in polymeres Gel eingefügt. Durch diese Kombination wird eine Gewebestruktur erzeugt, die zu Organen umgewandelt werden soll.
Bei einem 3D-Biodrucker (engl. Bioprinter) handelt es sich dementsprechend um einen 3D-Drucker zum Erstellen (Drucken) von menschlichem oder tierischem Gewebe (z. B. Haut oder Zellen). Durch die Gewinnung von Stammzellen ermöglichen Biodrucker die Gewinnung von Organen. Die Technologie der 3D-Biodrucker befindet sich noch am Anfang der Forschung. Zahlreiche Voraussetzungen müssen für das Bioprinting erst noch erfüllt werden, wie zum Beispiel eine exakte Temperaturregelung. Da aber die Forscher unter Hochdruck arbeiten, sind neue Errungenschaften bereits in einigen Jahren zu erwarten.
Die Anwendung des Bioprinting beschränkt sich zurzeit auf das 3D-Drucken von Gewebegrundgerüsten, wobei im Endeffekt das Organ in diesem Gerüst reifen soll. Danach arbeiten die Zellen selbständig, jedoch lassen sich mit der aktuellen Technologie zum Zeitpunkt noch keine Blutgefäße erzeugen. Dies ist ein weiteres Problem fürs Bioprinting, da die Organe durch die Blutgefäße mit Nährstoffen versorgt werden. Deswegen handelt es sich hierbei um eine große Herausforderung für die Wissenschaftler, die erst noch bewältigt werden muss. Sollte es gelingen, auf diese Weise ein Organ zu züchten und durch Blutgefäße mit Nährstoffen zu versorgen, wird es bald möglich sein, ein passendes Organ für jeden Patienten zu drucken. So könnte ein Organ auf den Patienten perfekt abgestimmt werden, ohne dass es vom Körper abgestoßen wird.
Bioprinting wird auch in der synthetischen Biologie bereits seit geraumer Zeit eingesetzt. Es lassen sich auf diese Weise neue Lebensformen erzeugen, wie z. B. eine Qualle, die aus Muskelzellen von Ratten und Silikon besteht. Es ist generell möglich neue Wesen zu produzieren, bei denen verschiedene Eigenschaften verzeichnet werden.
In der Lebensmittelbranche konnte man mit der 3D-Drucktechnologie bereits nennenswerte Erfolge verzeichnen. So produzierte das Unternehmen Modern Meadow eine Fleischkopie mithilfe von Bioprinting. Es schmeckt auch wie richtiges Fleisch, wobei Proteinkleber und Muskelzellen für die Herstellung verwendet wurden. Leider ist diese Fleischart noch nicht kommerziell erhältlich, doch die Massentierhaltung könnte so um ein Vielfaches reduziert werden. Bis dahin ist allerdings noch ein langer Weg, denn vor allem die Akzeptanz der Endkunden ist eine wichtige Voraussetzung dafür. Die hohen Herstellungskosten sind eine weitere Hürde für den Druckprozess, da ein Stück vom 3D-gedruckten Fleisch immerhin ca. 60.000 € kostet.
Auf dieser Themenseite erhalten Sie aktuelle Informationen zum 3D-Biodrucker und dessen innovative Möglichkeiten für Forschung und Medizin. Abonnieren Sie unseren Newsletter und erhalten Sie regelmäßig aktuelle Informationen zu neuen Entwicklungen und Forschungen im Bereich des Bioprinting (zum Newsletter anmelden).
Aleph Objects, der Hersteller der LulzBot 3D-Drucker, hat mit dem LulzBot Bio einen neuen 3D-Biodrucker vorgestellt. Dieser ist der erste 3D-Drucker des Unternehmens, der mit der EFD-Technologie arbeitet. Wir stellen den Lulzbot Bio einmal genauer vor.
Das auf Bioprinting spezialisierte Unternehmen CELLINK hat mit dem BIO X6 einen neuen 3D-Biodrucker vorgestellt, der über sechs Druckköpfe verfügt. Der 3D-Drucker ist seinem Vorgänger BIO X ähnlich, verfügt aber über mehr Funktionen. Wir stellen den HIO X& einmal genauer vor.
Der Hersteller von Bioprintern, Biotinten und Bioprinting-Software Allevi hat seine Software Allevi Bioprint Pro vorgestellt. Diese verspricht dem Entwicklerteam zufolge leistungsstark und benutzerfreundlich zu sein und stellt ein weiteres Puzzlestück auf dem Weg zur Entwicklung von Organen aus dem 3D-Drucker dar.
Forscher der Carnegie Mellon University haben eine Methode entwickelt, mit der beim 3D-Druck von Organmodellen selbst kleinste Verästelungen additiv gefertigt werden können. Den ersten Test gab es mit dem 3D-Druck einer linken Herzkammer. Nach wenigen Tagen begann sie von selbst zu schlagen.
Das Start-up Inventia aus Australien hat eine der höchsten Auszeichnung bei den jährlichen Good Design Awards in Sydney für seinen 3D-Biodrucker Rastrum erhalten. Der Inventia Rastrum druckt Krebszellen aber realistische, medizinische Modelle, die der Krebsforschung helfen können.
Die europäische Weltraumorganisation ESA hat zusammen mit dem Universitätsklinikum der TU Dresden Wege untersucht, mittels 3D-Druck Haut und Knochen in Schwerelosigkeit herzustellen. Der 3D-Druck von menschlichem Gewebe im Weltraum soll bei langen Weltraumflügen mögliche Erkrankungen besser heilen oder Verletzungen behandeln können.
Forscher des britischen Animal Health Trust (AHT) und der University of East Anglia (UEA) greifen bei der Behandlung von Knochenbrüchen bei Pferden auf die Hilfe von 3D-gedruckten Gewebegerüsten zurück. Die Forscher zeigen dabei auch die Möglichkeiten positiver Synergien zwischen den Bereichen 3D-Druck, Bioprinting und Veterinärmedizin.
Cellink, Hersteller von 3D-Biodruckern und Biotinte, und die schwedische Uppsala Universität haben neuronale Stammzellen ins All geschickt. Die Rakete Maser 14 startete mit den Organismen erfolgreich am Montag und soll wichtige Erkenntnisse für das Leben im Orbit liefern.
Techshot Inc. und nScrypt arbeiten gemeinsam an einem Weg, in der Mikrogravitationsumgebung des Weltraums menschliches Gewebe mit einem 3D-Drucker herzustellen. Ziel beider Unternehmen ist es, den Mangel an Spenderorganen zu bekämpfen und in Zukunft organisches Gewebe im Weltall auf Bedarf drucken zu können.
Der bekannte japanische Elektronikkonzern Ricoh ist eine strategische Partnerschaft mit dem Biotechnologieunternehmen Elixirgen Scientific eingegangen und hat sich mit 34 % an dem innovativen Unternehmen beteiligt. Ziel ist es, biomedizinischer Produkte und Dienstleistungen zu entwickeln. Auch das Bioprinting spielt eine Rolle.
Mit SLATE, einem Stereolithographie-Gerät für das Tissue Engineering, ist es Wissenschaftlern gelungen, komplexe Gefäßnetze des Körpers, die natürliche Durchgänge für Blut, Luft, Lymphe und andere lebenswichtige Flüssigkeiten nachahmen, künstlich und im 3D-Druckverfahren anzufertigen.
Die lange Nacht der Wissenschaften in Berlin findet am Samstag, den 15.06.2019, an der TU Berlin statt. Die Themen reichen von Biotechnologie, Medizin, Robotik und Digitalisierung bis hin zum 3D-Druck. Einblicke in das Programm.
Aleph Objects, Hersteller der bekannten LulzBot 3D-Drucker, und FluidForm, ein bekannter Anbieter von 3D-Biodrucken, gehen eine Unternehmenskooperation ein. Im Rahmen dieser soll den 3D-Druck funktioneller Gewebe vorangebracht werden. Unter anderem sollen die Ergebnisse der Zusammenarbeit Tierversuche für Medikamente und Kosmetika überflüssig machen.
Südkoreanische Forscher haben erfolgreich eine Hornhaut mit einem 3D-Drucker entwickelt. Für die künstliche Herstellung der Augenhornhaut wurde eine spezielle Biotinte verwendet, die vom 3D-Bioprinter in die individuelle Form gebracht wurde. Damit möchten man dem weltweiten Mangel an Spenderhornhaut entgegenwirken.
Forscher der Ludwig-Maximilians-Universität München haben ein Verfahren entwickelt, mit denen Organe transparent werden. Die 3D-Repliken, die basierend auf den 3D-Scans der Organe gefertigt wurden, sollen bei der Behandlung von Krebs helfen. Wie genau das Ganze funktioniert, haben wir uns angesehen.
Israelischen Forschern der Universität von Tel Aviv ist es gelungen, den Prototypen eines im 3D-Drucker hergestellten menschlichen Herzens aus organischem Gewebe herzustellen. Dies ist ein bedeutender Fortschritt in der Entwicklung von 3D-gedruckten Herzen und anderen Organen, die vom Körper nicht abgestoßen werden.
US-Forscher der North Carolina State University (NCSU) haben eine neuartige Bioprinting-Technik entwickelt, um die Eigenschaften von technisiertem Gewebe zu verbessern, indem sie lebende Zellen während des Bioprintings mit Ultraschall in die gewünschte Position ausrichten. Das Verfahren verbessert zum Beispiel den Druck von einem menschlichen Meniskus, der dem Meniskus der Patienten noch ähnlicher ist.
Das polnische 3D-Druckunternehmen CD3D Medical hat eigenen Angaben zufolge Europas erstes, offenen 3D-Biodruck-Cluster eröffnet. Das Cluster mit Sitz in Lodz (Polen) besteht aus 21 SKAFFOSYS Lite-3D-Biodruckern, mit denen Forschung und Entwicklung im biomedizinischen Bereich unter Verwendung des 3D-Drucks betrieben werden soll.
Die beiden amerikanischen Unternehmen CELLINK und Volumetric sind eine Kooperation eingegangen und arbeiten gemeinsam am Biodrucker LUMEN X. Wir stellen Euch den biokompatiblen lichthärtenden Biodrucker vor.
Mit Unterstützung des Bioprintings, der Verarbeitung von menschlichen Zellen im Rahmen der 3D-Drucktechnologie, aus dem Bereich des Tissue Engineerings, ist es Forschern aus Italien gelungen, einen menschlichen Meniskus um überlebensfähige Zellen anzureichern. Das Projekt könnte andere Wissenschaftler motivieren weiter an dem Forschungsbereich zu arbeiten.