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pte20191021018 Forschung/Technologie, Umwelt/Energie

Bioprinting 2.0 bringt lebende Zellen in Form

Verfahren von Forschern der TU Wien hat Druckgeschwindigkeit von einem Meter pro Sekunde


So breiten sich die Zellen in der 3D-Struktur aus (Foto: tuwien.at)
So breiten sich die Zellen in der 3D-Struktur aus (Foto: tuwien.at)

Wien (pte018/21.10.2019/11:00) - Forscher der Technischen Universität Wien (TU Wien) http://tuwien.at haben ein neues Bioprinting-Verfahren entwickelt, mit dem sich lebende Zellen in feine Strukturen aus dem 3D-Drucker einbauen lassen - und das mit einer Druckgeschwindigkeit von einem Meter pro Sekunde. Das ist laut den Experten eine Größenordnung, die bisher nicht möglich war.

Zwei-Photonen-Polymerisation

"Wie sich eine Zelle verhält, hängt ganz entscheidend von den mechanischen und chemischen Eigenschaften sowie von der Geometrie ihrer Umgebung ab. Die Strukturen, in denen die Zellen eingebettet sind, müssen für Nährstoffe durchlässig sein, damit die Zellen überleben und sich vermehren können. Ganz wichtig ist aber auch, ob die Strukturen steif oder biegsam sind, ob sie stabil sind oder im Lauf der Zeit abgebaut werden", sagt TU-Wien-Forschungsleiter Aleksandr Ovsianikov.

Um eine extrem hohe Auflösung zu erreichen, verwendet man an der TU Wien die Methode der Zwei-Photonen-Polymerisation. Dabei nutzt man eine chemische Reaktion, die nur dann in Gang gesetzt wird, wenn ein Molekül des Materials zwei Photonen des Laserstrahls gleichzeitig absorbiert. Das ist nur dort möglich, wo der Laserstrahl eine besonders hohe Intensität hat. Genau dort härtet die Substanz aus, überall sonst bleibt sie flüssig. Daher ist diese Zwei-Photonen-Methode bestens geeignet, um mit hoher Präzision feinste Strukturen herzustellen.

Umgebung der Zellen anpassen

"Unsere Methode liefert viele Möglichkeiten, die Umgebung der Zellen anzupassen", verdeutlicht Ovsianikov. Je nachdem, wie man die Struktur baue, könne man sie steifer oder weicher machen, sogar feine, kontinuierliche Übergänge seien möglich. Auf diese Weise ließe sich exakt vorherbestimmen, wie die Struktur aussehen soll, um Zellwachstum zu erlauben und Migration zu leiten. Durch die Laser-Intensität ließe sich zudem einstellen, wie leicht die Struktur im Lauf der Zeit abgebaut werden kann, so der Wiener Wissenschaftler.

"Für die Zellforschung ist das ein wichtiger Schritt nach vorne. Mit solchen 3D-Modellen kann man das Verhalten von Zellen mit einer bisher unerreichbaren Genauigkeit untersuchen. Man kann herausfinden, wie sich Krankheiten ausbreiten - und wenn man Stammzellen verwendet, könnte man auf diese Weise sogar maßgeschneidertes Gewebe herstellen", ist Ovsianikov überzeugt. Die hochauflösende 3D-Drucktechnologie und die dafür nötigen Materialien werden nun auch von der UPNano http://upnano.at kommerzialisiert, einem Spin-off-der TU Wien.

(Ende)
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