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).
In Australien wurde der BioPen, ein 3D-Stift für organische Substanzen, an Schafen getestet. Die Ergebnisse waren so gut, dass wohl bald eine Studie an Menschen folgen könnte. Damit könnte Menschen mit Osteoarthritis oder anderen Gelenkerkrankungen geholfen werden.
Studenten der Ruhr-Universität Bochum wollen einem 3D-Drucker zu einem 3D-Bioprinter umbauen und damit menschliche Zellen drucken. Das Vorhaben ist ehrgeizig. Und dennoch interessant.
Das kanadische Bioprinting-Unternehmen Aspect Biosystems erzielt Fortschritte mit seinem Bioprinting-Verfahren Lab-on-a-Printer™. Das Unternehmen sieht das Verfahren als „nächsten Schritt im Bioprinting“ und ergab erneut einen zeitlichen Ausblick in den 3D-Druck von Organen.
Der 3D-Druck ist ein immer bedeutsamer Bestandteil der biologischen Forschung. Das Verfahren Bioprinting wird dabei im präziser und ist in der Lage, lebendes Gewebe herzustellen. Schwedische Forscher haben jetzt einen Fortschritt mit dem 3D-Druck von Knorpel erreicht.
Forscher aus den USA ist es gelungen Blutgefäße mit dem 3D-Drucker herzustellen und lebenden Mäusen einzusetzen. Die Tests liefen erfolgreich. Für die Forschungen entwickelten die Wissenschaftler einen eigenen Bioprinter, der die Zellen mit Hilfe von UV-Licht schichtweise aufbaut.
Die Macher des Bio-3D-Druckers „Aether 1“ sind sehr stolz auf ihren „revolutionären Bioprinter“, wie sie in einer Pressemitteilung verlauten lassen. Das Unternehmen hat die erste Beta-Version seines Bioprinters an ein Labor in Großbritannien ausgeliefert.
An der japanischen Kitasato-Universität wurde eine druckfähige salzbasierte Tinte entwickelt, die auch Eigenschaften aufweist, wie sie in natürlichen Knochen gefunden werden. Diese Tinte setzt man nun für den 3D-Druck von Hüftgelenken ein.
Der Spezialist für die Anwendung von 3D-Druck bei der Fertigung von Leiterplatten und Elektronik, Nano Dimension, weitet seine Aktivitäten im Bioprinting aus. Dafür gründete das israelische Unternehmen eine neue Firma, die die Entwicklung von gedrucktem Gewebe aus Stammzellen vorantreiben soll.
Forschern der University of Connecticut gelang es, ein Hydrogel zu entwickeln, welches beim Einbau 3D-gedruckter Knochen zum Einsatz kommen kann und zahlreiche Eigenschaften der 3D-gedruckten Knochen verbessert.
Spanische Forscher haben einen neuen 3D-Biodrucker entwickelt, der menschliche Haut drucken kann. Die Haut aus dem 3D-Drucker soll für Tests von Arznei und Kosmetika zum Einsatz kommen, kann aber auch Opfern schwerer Verbrennungen zugutekommen.
Mit dem BIO X hat CELLINK einen neuen Biodrucker vorgestellt. Der 3D-Drucker wurde für den Druck von menschlichem Gewebe entwickelt und ist bereits für ~ 35.000 Euro erhältlich.
Der US-Weltkonzern für Pharmaprodukte Johnson & Johnson hat eine Investition in den medizinischen 3D-Druck und Bioprinting bekannt gegeben. Bei dem Projekt geht es um einen Meniskus aus einem 3D-Drucker.
Bereits vor einem Jahr informierten die Forscher des WFIRM darüber, dass sie mittels 3D-Druck Gewebe in lebende Tiere transplantiert haben. Die Tierversuche wurden nun abgeschlossen.
Die chinesische JALA Cosmetics Group hat sich auf die Herstellung von Kosmetik spezialisiert und mit dem 3D-Bioprinting eine „asiatische Haut“ entwickelt, die für Tests von Kosmetikprodukten verwendbar ist. Mit Verbreitung des patentierten Bioprinting-Verfahrens wären Tests an Menschen und Tieren überflüssig.
Vor mehr als zwei Jahren wurden die ersten 3D-gedruckten Objekte für die Nutzung im Orbit hergestellt. Nun ist die russische Raumfahrtagentur Roscosmos („Роскосмос“) dazu übergegangen, auf der ISS mit dem 3D-Druck-Verfahren lebendes Gewebe erzeugen zu wollen und plant ein entsprechendes Experiment.
Ärzte des chinesischen Kunming Medical Second Hospitals sorgen gerade für Schlagzeilen. Sie lassen mit Hilfe des 3D-Drucks ein Ohr aus dem Arm eines Patienten wachsen. Der Patient wurde bei einem Unfall entstellt und soll das neue Ohr selbst transplantiert bekommen.
Die University of Glasgow entwickelt künstliche Knochen mit Hilfe der 3D-Drucker. Die Knochenimplantate sind für Opfer von Landminen und sollen in drei bis vier Tagen vollständig und invidiuell an die Opfer angepasst hergestellt werden können. Finanziert wird das Projekt von der Stiftung eines ehemaligen Fussballprofis.
Wissenschaftler aus China haben erstmals Blutgefäße mit einem 3D-Drucker hergestellt und diese in Affen implantiert. Für die maschinelle Fertigung der Blutgefäße wurden den Affen zunächst Stammzellen entfernt. Die chinesischen Forscher sehen in dem erfolgreichen Verfahren einen Durchbruch im Bioprinting.
Forscher der in Birmingham ansässigen Aston University versuchen, die neuronalen Netze des Gehirns mit den 3D-Nanodruck-Techniken zu replizieren. Das MESO-BRAIN-Projekt soll pluriponte Stammzellen aus erwachsenen menschlichen Zellen gewinnen. Sollte das gelingen, hat das nicht nur auf einige medizinische Bereiche wesentliche Auswirkungen, sondern ist auch für bestimmte Arten von Lebewesen eine neue Chance.
Das US-Unternehmen für Biotechnologie „Celprogen“ fertigte mit Hilfe von einem 3D-Drucker eine menschliche Bauchspeicheldrüse aus PLA und Stammzellen. Die Mitarbeiter der Forschungsgruppe wagten nach dem Versuch auch einen Ausblick in die Zukunft der Organherstellung mit 3D-Druckern.