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.
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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.
Schwedische Forscher haben erfolgreich Knorpel mit einem 3D-Drucker gedruckt. Die Knorpelstruktur ist für Ohren, Nasen und Gelenke gedacht und wurde nicht nur erfolgreich verpflanzt sondern wuchs sogar selbstständig.
Wissenschaftlern der Harvard University ist es gelungen, Gewebe mit einem 3D-Drucker herzustellen, dass mehr als sechs Wochen überlebte. Das Gewebe hatte bereits damit begonnen sich in Knochengewebe umzuwandeln. Die Harvard-Wissenschaftler sprechen von einem „grundlegenden Schritt auf dem Weg zu Züchtung künstlichem Gewebes für die Menschen“.
Der Hersteller für 3D-Bioprinter „Ourobotics“ aus Irland plant die Veröffentlichung von einem 3D-Drucker für organische Materialien für unter $1000 US-Dollar! Als Ziele nennt das Startup-Unternehmen keine geringeren als den Markt für 3D-Bioprinter langfrisitig zu revolutionieren. Was bei diesem Preis durchaus gelingen sollte.
Mit dem 3D-Biodrucker „3DISON Invivo“ von Rokit, stellt der südkoreanische 3D-Drucker-Hersteller einen neuen 3D-Drucker vor, der Biotinte als Filament verarbeiten kann. Das Besondere an dem neuen Bioprinter ist die Vielzahl an verschiedenen Biomaterialien, die der 3DISON Invivo verarbeiten können soll.
Forscher des „Wake Forest Baptist Medical Center“ haben eigenen Angaben zufolge ein Ohr mit Hilfe von 3D-Druck gedruckt. Ziel der Forscher sei es, Ohren für Menschen mit Hilfe von „Bioprinting“ künstlich zu drucken und zu implantieren.
In Mainz wird im April die „1. Internationale Konferenz zum 3D-Druck in der Medizin“ stattfinden. Experten beraten über den Wachstumsmarkt „Medizinischer 3D-Druck“ und über die Zukunft der additiven Fertigung vom Bioprinting bis zur kostengünstigen und schnellen Produktion von Prothesen und Lehrmodellen.
Das US-Unternehmen EpiBone aus New York arbeitet an einem Verfahren, mit Unterstützung von 3D-Druck Knochen außerhalb des Körpers wachsen zu lassen. Die organischen Knochen sollen nach dem künstlichen Knochenwachstum beim Patienten implantiert werden.
Forscher der Biophysik haben mit Hilfe der 3D-Modellierung und eines 3D-Druckers das Rätsel um die Furchenbildung am Gehirn gelöst. In einem Forschungsbericht widerlegen die Wissenschaftler die bisherige Theorie. Geholfen hat den Forschern dabei auch ein Gel-Gehirn, welches mit Hilfe von 3D-Druck entstanden ist.
Auf dem Weg vollständige Blutbahnen mit dem 3D-Drucker zu drucken, ist es US-Forschern gelungen funktionsfähige Blutgefäße mit dem 3D-Drucker herzustellen. Bis sich die gedruckten Blutbahnen einsetzen lassen, ist es allerdings noch ein weiter Weg, so die Forscher. Für einige medizinischen Bereiche aber sind die jetzigen Forschungen trotzdem schon anwendbar.
Indischen Forschern ist es eigenen Angaben zufolge gelungen, mit Hilfe von 3D-Druck Lebergewebe herzustellen. Das Lebergewebe aus dem 3D-Drucker soll Pharmaunternehmen dabei unterstützen, entsprechende Medikamente testen zu können, ohne auf Tierversuche zurückgreifen zu müssen.
Das Programm BioFabNet hat zum Thema „Biobasierte Kunststoffe für den 3D-Druck“ Möglichkeiten geboten, biobasierten Kunststoffe auszuprobieren. In wie weit Forschungen der Bioökonomie dazu beitragen können, mit Einsatz von Biobasierten Kunststoffen in der additiven Fertigung aktiv zum Umweltschutz beizutragen, wurde ebenfalls untersucht.
US-Forscher einer privaten Forschungsuniversität haben einen MakerBot-3D-Drucker zu einem 3D-Biodrucker umgebaut. Den Forschern ist es mit dem Desktop-3D-Drucker gelungen, Arterien zu drucken (FRESH-Verfahren).
Die schwedische Neugründung Cellink brachte in diesem Jahr die erste universelle „Biotinte“ auf dem Markt. In Kooperation mit dem US-Unternehmen RoosterBio wurde jetzt das weltweit erste Hydrogel für den Einsatz in 3D-Druckern entwickelt.
Das US-Biotechnunternehmen Royal DSM arbeitet mit den beiden Firmen Somos und EnvisionTEC zusammen. Bei Somos handelt es sich um einen der führenden Anbieter aus dem Bereich der Materialien für additive Fertigung. Das Unternehmen EnvisionTEC zählt zu den führenden Herstellern von 3D-Druck-Ausrüstungen. Die Zusammenarbeit ebnet den Weg für neue Anwendungen im 3D-Druck.
Ein Forscherteam an der FH Technikum Wien arbeitet daran, Teile von Organen und Gewebe im Labor zu züchten. Auf diese Weise sollen Krankheiten erforscht und Tests an Patienten ersetzt werden.
Forscher zweier US-Universitäten haben einen neuartigen Herzschrittmacher entwickelt, der theoretisch das Herz ewig schlagen lassen kann. Zur Fertigung wurde auch 3D-Druck eingesetzt. Ein Forscherteam der der Universität of Illinois und Washington University haben mit einem 3D-Drucker … „Herzschrittmacher aus dem 3D-Drucker könnte Herz ewig schlagen lassen“ weiterlesen
Forscher der Universität Utrecht haben ein Projekt vorgestellt, bei dem Knorpel mit einem 3D-Drucker hergestellt werden soll. Die Forscher arbeiten momentan noch an der Verfeinerung des Verfahrens, sind aber zuversichtlich, dass sich das Drucken von … „Forscher aus Utrecht drucken Knorpel“ weiterlesen
Das kanadische Unternehmen Aspect Bioprinting hat mit einem neuen Verfahren einen wichtigen Investor gefunden, der dabei helfen soll das Bioprinting voranzutreiben.
Der amerikanische Hersteller BioBots ist nicht nur für einen einzigartigen 3D-Drucker bekannt, sondern jetzt ebenso für seinen Erfolg bei einer Crowdfunding-Kampagne.