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).
Ein australisches Forscherteam der University of Sydney und des CMRI hat ein Verfahren entwickelt, das den 3D-Druck von funktionalem menschlichem Gewebe ermöglicht. Dieser Fortschritt könnte weitreichende Implikationen für die regenerative Medizin und das Verständnis von Organentwicklungen haben.
Forschende der Leibniz Universität Hannover haben ein 3D-druckbares Material, PRIOBONE, für die Knochenreparatur entwickelt. Dieses innovative Material ahmt den natürlichen Knochen nach und könnte herkömmliche Knochenersatzmaterialien übertreffen. Eine Förderung durch den ERC wird die Validierung und Kommerzialisierung des Materials unterstützen.
Chirurgen in Frankreich haben einer Frau, die durch Krebs einen Teil ihres Gesichts verloren hat, eine 3D-gedruckte Nase transplantiert. Vor der endgültigen Verpflanzung auf ihr Gesicht wurde die Nase auf ihrem Unterarm entwickelt. Dieser neuartige medizinische Ansatz könnte in Zukunft auch für andere Körperimplantate verwendet werden.
3D Systems und Theradaptive schließen eine kommerzielle Partnerschaft, um die Orthopädie und Weichgewebereparatur weiterzuentwickeln. Durch die Kombination ihrer jeweiligen Stärken bieten sie Patienten bessere Heilungschancen an. Die innovative Technologie von Theradaptive wird dabei eine Schlüsselrolle spielen.
Ein am Londoner Zayed Centre for Research into Rare Disease in Children durchgeführtes Forschungsprojekt hat vielversprechende Fortschritte in der 3D-Bioprinting-Technologie gezeigt, die zur Erstellung funktionsfähiger menschlicher Gewebe verwendet werden können. Die am Zentrum entwickelte Methode hat das Potential, die Organtransplantation und regenerative Therapiepraktiken erheblich zu beeinflussen. Insbesondere bei der Behandlung seltener Kindheitskrankheiten eröffnet dies neue Perspektiven.
Ein Forschungsteam der Harvard John A. Paulson School of Engineering und Applied Sciences (SEAS) hat eine neue Methode entwickelt, um mithilfe des 3D-Drucks schlagende Herzmuskelstrukturen herzustellen. Eine speziell entwickelte Tinte, angereichert mit Gelatinfasern, ermöglicht den Druck eines funktionsfähigen Herzventrikels. Diese Methode könnte die Entwicklung neuer Therapien für Herzkrankheiten erheblich vorantreiben.
Forscher aus Irland von der Queen’s University Belfast haben ein innovatives Verbandmaterial mittels 3D-Drucktechnologie entwickelt, um diabetische Fußgeschwüre zu behandeln. Das neuartige Konzept zeigt vielversprechende Resultate und könnte die Behandlungsmethoden von chronischen Wunden verändern.
Wissenschaftler haben ein 3D-Drucksystem namens PAINT entwickelt, das die Wundheilung beschleunigen könnte. Das System nutzt eine bioaktive Tinte, die auf Wunden aufgetragen wird und somit den Heilungsprozess fördert. Entwickelt wurde das Verfahren von chinesischen Forschern der Nanjing University.
Desktop Health, eine Marke von Desktop Metal, hat PrintRoll eingeführt, eine innovative Drehplattform für den 3D-Druck, die komplexe, röhrenförmige Lösungen für den menschlichen Körper ermöglicht. Mit diesem neuen Add-on für den 3D-Bioplotter wird die Entwicklung medizinischer Lösungen revolutioniert.
Das HU3DINKS-Projekt rückt ins Rampenlicht mit der ehrgeizigen Mission, menschliches Gewebe als Grundlage für Bio-Materialien im 3D-Druck zu etablieren. Dieser bahnbrechende Ansatz wird nicht nur Tierversuche minimieren, sondern auch die Entwicklung von Medikamenten und regenerativer Medizin vorantreiben.
Forscher der University of Colorado entwickeln Mikroroboter, die kleiner als ein menschliches Haar sind und Medikamente zu spezifischen Körperstellen transportieren könnten. Diese Innovation nutzt die Möglichkeiten des 3D-Drucks und könnte die Zukunft der Medikamentenverabreichung revolutionieren. Die Technologie befindet sich noch in der Testphase, zeigt jedoch großes Potenzial.
Forscher aus Korea haben eine weltweit einzigartige 3D-Drucktechnologie entwickelt, die natürliche Killerzellen (NK-Zellen) verwendet, um Krebszellen zu bekämpfen. Diese Methode könnte die Wirksamkeit von Immuntherapien gegen solide Tumore erhöhen.
Das kanadische Unternehmen 3D BioFibR hat zwei bahnbrechende Produkte für das 3D-Bioprinting vorgestellt. μCollaFibR und CollaFibR 3D Scaffold bieten eine bisher unerreichte Qualität von Kollagenfasern und eröffnen neue Möglichkeiten in der Gewebeingenieurwissenschaft. Durch den Einsatz innovativer Trocken-Spinntechnologie hat 3D BioFibR einen Meilenstein im Bereich der regenerativen Medizin erreicht.
BiologIC Technologies macht bedeutende Fortschritte bei der Entwicklung von kostengünstigeren Medikamenten und Impfstoffen durch ihre 3D-gedruckten „Lab-on-a-Chip“-Plattformen. Durch eine Kooperation mit dem Innovate UK und dem National Measurement Laboratory konnte das Unternehmen seine Technologie verbessern. Der verbesserte Chip könnte die Entwicklung und Produktion von Medikamenten und Impfstoffen beschleunigen und kosteneffizienter machen.
Das österreichische Nano-3D-Druck-Unternehmen UpNano hat in Zusammenarbeit mit BIO INX ein neues Hydrogelharz namens Hydrotech INX© U200 vorgestellt, das den hochauflösenden 2PP-3D-Druck von Mikro- bis Mesoskala ermöglicht und ideal für Organ-on-Chip-Anwendungen ist.
Das Biotech-Start-up IVIVA Medical erhält den Phase-2-KidneyX-Preis und eine Million US-Dollar Förderung für seine Arbeit an einer 3D-gedruckten bioartifiziellen Niere. Diese Entwicklung zielt darauf ab, die Nierenfunktionen mit zellbasierten lebenden Therapeutika zu ersetzen.
Forscher an der Harvard University haben eine synthetische Herzklappe entwickelt, die in weniger als 10 Minuten mit einem 3D-Drucker hergestellt werden kann. Diese sich selbst umgestaltende Klappe könnte besonders für Kinder von Vorteil sein, da sie mehrere Operationen ersparen kann. Der Prototyp wurde erfolgreich an Schafen getestet.
B9Creations hat eine 3D-gedruckte biomimetische Klebehaut vorgestellt, die die Fähigkeiten von Oktopussen in Bezug auf Haftung, Manipulation und Kontrolle nachahmt. Diese Innovation hat das Potenzial, weitreichende Anwendungen in der Unterwassertechnik, der Medizin und der Verteidigungstechnik zu finden.
Die Redwire Space NV hat einen Auftrag über 14 Millionen Euro von der Europäischen Weltraumorganisation erhalten, um eine fortschrittliche 3D-BioSystem-Anlage zu entwickeln. Diese könnte in Zukunft sogar vaskularisiertes Gewebe und transplantierbare Organ-Pflaster mit Hilfe von 3D-Bioprinting drucken, wodurch sie einen entscheidenden Fortschritt in der regenerativen Medizin darstellt.
Forscher des Indian Institute of Science haben eine intelligente gelbasierte Folie entwickelt, die sich während der Operation von selbst in einen Schlauch rollen kann, um eine Nervenleitung zu bilden. Diese 4D-gedruckte Technologie könnte die Komplexität von Operationen reduzieren und die Heilung von Nervenverletzungen beschleunigen.