Forscher aus Portugal haben in einer wissenschaftlichen Untersuchung das Potenzial des 4D-Drucks für das Bioprinting in der Regenerativen Medizin untersucht. Die Forscher kamen zu dem Ergebnis, dass das 4D Bioprinting einen sehr positiven Einfluss auf die schnelle und kostengünstige Herstellung von Organen mit 3D-Druck haben kann, in ferner Zukunft vielleicht sogar direkt in der Praxis. Wir stellen die Zusammenfassung der Forschungsarbeit zum 4D Bioprinting einmal genauer vor.

Anzeige

Der 3D-Druck hat in den letzten Jahren eine rasante Entwicklung hingelegt, mit zahlreichen Ausflügen auf die nächste Ebene, den 4D-Druck, sei es in ernsthaften, weltumspannenden oder kreativen und manchmal sogar skurrilen Projekten. Nun sehen die Forscher, dass Fortschritte beim 4D-Biodruck  auch bis in die Arztpraxen vordringen können.

Die Autoren Pedro Morouço und João Gil von Biofabrication RDi Group, Centre for Rapid and Sustainable Product Development am Polytechnischen Institut von Leiria (Portugal) erläutern ihre Ergebnisse im Bereich des vierdimensionalen Bioprintings für die Regenerative Medizin unter dem Titel „Four-Dimensional Bioprinting for Regenerative Medicine: Mechanisms to Induce Shape Variation and Potential Applications“ (auf researchgate.net ansehen).

Bedeutung für die regenerative Medizin

4D Bioprinting
Visualisierung vom 4D Bioprinting, also den Einsatz der 4D-Drucktechnologie für die additive Verarbeitung organischer Substanzen, zum Beispiel zu Organen (Bild © Pedro Morouço, João Ferreira Gil/researchgate.net).

Die regenerative Medizin ist ein zentraler Schwerpunkt beim Bioprinting, da Forscher auf der ganzen Welt versuchen, die Herausforderungen der Erhaltung von lebendem Gewebe im Labor zu bewältigen. Das Endziel, der heilige Gral des Biodrucks, ist die Herstellung menschlicher Organe im Labor – oder vielleicht sogar in der klinischen Praxis – was die Beseitigung von Spenderlisten, die Abstoßung von Organen und die mangelnde Lebensqualität für eine Vielzahl von Patienten weltweit bedeutet. Zukunftsmusik, ohne Frage. Doch die Entwicklungen in dem Bereich nehmen zu, ebenso die Zahl der weltweiten Forscher, die sich mit dem 3D-Druck von Organen beschäftigen.

Das Forscherteam sieht beim Vorstoß 4D-Druck beim Bioprinting einzusetzen das Potenzial für größere Fortschritte in der Medizin und Geweberegeneration hin, mit deutlich mehr Kontrolle über Porengröße, Form und Vernetzung des organischem Gewebes. Mit dem 4D-Druck können Forscher außerdem die Grenzen von Implantaten überschreiten, die sich nicht entsprechend ihrer biologischen Umgebung verändern können, zum Beispiel durch das Mitwachsen bei Kinderprothesen.

Aktuelle Anwendungen für 4D Bioprinting

Tabelle © Pedro Morouço, João Ferreira Gil/researchgate.net

Target tissueMaterialProcessStimulus
Not specifiedHydrogel composite inkExtrusion-basedWater
Blood vesselsBiopolymers (alginate
and hyaluronic acid)
Extrusion followed
by crosslinking
Light
Not specifiedPolyurethaneExtrusion-basedTemperature
Not specifiedMethylcelluloseExtrusion-basedTemperature
Not specifiedSoybean oil epoxidised
acrylate
Laser-assistedTemperature
CartilageCollagen, agarose, and
iron nanoparticles
Extrusion-based with
a magnetic field
Magnetic
Neural conduitGrapheneLaser-assistedThermomechanical

Bioinks (Biotinten, Tinten aus organischen Substanzen) werden häufig bei der Herstellung lebensfähiger Zellen verwendet, aber sie müssen bestimmte Erfolgskriterien erfüllen, und die Forscher müssen die Anfälligkeit für Temperatur, periphere Chemikalien, Stress und Fragen wie UV-Lichteinwirkung steuern. Auch bei den „intelligenten Materialien“ wurden erhebliche Fortschritte erzielt, nämlich beim Biodruck und bei der Formmodellierung. Und während die Schaffung patientenspezifischer Organe noch vor der Tür zu stehen scheint, weist das Forschungsteam darauf hin, dass beim Aufbau menschlicher Gewebestrukturen im Labor noch viel zu tun bleibt. Über die weitere Entwicklung des 4D-Bioprintings informieren wir bei allen Neuigkeiten im Newsletter (hier abonnieren).

TOP 10 verkaufte 3D-Drucker der 39. Kalenderwoche 2020

Platzierung3D-DruckerAktionspreisAktion / GutscheinZum AngebotInfos zum Gerät
1Artillery Sidewinder-X1331,10 €

N4C0B46DE6DEB001

kaufenProduktvorstellung lesen
2QIDI TECH X-Max1.199,00 €Flash Salekaufen
3QIDITECH Large X-Plus687,14 €Flash Salekaufen
4Artillery GENIUS239,94 €Flash SalekaufenTestbericht
5Anycubic Chiron368,94 €Flash Salekaufen
6ANYCUBIC Mega X343,14 €Flash SalekaufenTestbericht
7ANYCUBIC Mega-S179,74 €Flash Salekaufen
8Alfawise U30 Pro237,35 €

GB720SALE194

kaufen
9Flying Bear Ghost 4S309,59 €

F5079D62CDE27001

kaufen
10Creality Ender 3153,94 €

F4FE9A937B5EB000

kaufen
OUTTRONXY X5SA327,89 €kaufen
OUTELEGOO Mars
241,37 €kaufen
OUTCreality CR-10 V2429,14 €

S4FFCD1E79A27000

kaufen
OUTEcubMaker 4 in 1545,58 €kaufen
OUTAnycubic Photon-S372,53 €kaufen
OUTANYCUBIC MEGA ZERO160,57 €kaufen
7Alfawise U30171,99 €

ALFAWISEU30T

kaufenTestbericht
OUTAlfawise U20269,6 €kaufenTestbericht
OUTNOVA3D Bene4 LCD362,30 €kaufen
OUTCreality Ender 3 V-Slot187,63 €kaufenTestbericht
OUTTRONXY D01426,39 €kaufen

Gutschein-Code funktioniert nicht? Hier melden | Alle 3D-Drucker-Gutscheine | 3D-Drucker kaufen