Räumlich

3D-Drucker erstellt Gerüst für menschliches Herz

"Free Form Printing" macht komplexe Strukturen möglich

Freeform printing allows the researchers to make intricate structures, such as this model of a heart, that could not be made with traditional layer-by-layer 3-D printing. The structures could be used as scaffolds for tissue engineering or device manufacturing.
Photo: Travis Ross, Beckman Institute

Forscher der University of Illinois haben einen 3D-Drucker entwickelt, der aus Isomalt, einem Gemisch zweier Zuckeralkohole, komplexe Strukturen erzeugt, die zur Züchtung von biologischem Gewebe eingesetzt werden. Bei dem als "Free Form Printing" bezeichneten Verfahren entsteht ein wasserlösliches, formgebendes Gerüst, das im Bereich der medizinischen Forschung und des Biomedical Engineering Verwendung findet. "Biologisch relevante Formgebung ist äußerst relevant, da biologische Funktionen - inklusive Zellzüchtung - sehr stark davon abhängen. Umso wichtiger ist es, dass sich das formgebende Korsett von sich aus auflöst, sobald es nicht mehr benötigt wird", erklärt Eugenijus Kaniusas vom Institute of Electrodynamics, Microwave and Circuit Engineering der Technischen Universität Wien.

Mögliche Anwendungsgebiete reichen von der Gewebezüchtung bis zur Untersuchung von Tumoren

Rohit Bhargava

"Hierbei handelt es sich um eine gute Möglichkeit, Formen zu generieren, auf deren Basis weiche Materialien gebildet und Zellen gezüchtet werden können", schildert Rohit Bhargava von der University of Illinois. Dieses formgebende Fundament verschwinde, sobald der Züchtungsprozess abgeschlossen sei. Das Free Form Printing schafft die Bildung von Formen, deren Erzeugung mitten im Raum stattfindet. Das Material härtet bei Luftkontakt sofort aus. "Mögliche Anwendungsgebiete reichen von der Gewebezüchtung bis zur Untersuchung von Tumoren", führt Bhargava aus. Normalerweise würden Zellkulturen in flachen Petrischalen angelegt. Obwohl dies Charakteristika der Zelle offenlege, sei dieses Verfahren nicht dynamisch genug, um die Funktionen eines Körpers nachzuahmen oder zu untersuchen. "Ein Körper hat klar definierte Formen, bei denen Form und Funktion eng miteinander verbunden sind", resümiert Bhargava.

Photo
Illinois professor Rohit Bhargava, left, and Ph.D. graduate Matthew Gelber developed a free-form 3-D printer that can create scaffoldings out of sugar for tissue engineering and manufacturing applications.
Quelle: L. Brian Stauffer

Herausforderungen des Druckprozesses bestehen beispielsweise in der Beibehaltung von Temperatur und Druck während des Druckvorgangs. Bei ersten Versuchen ist das Material verbrannt oder kristallisiert. Entscheidend sind überdies der Düsendurchmesser und die Geschwindigkeit, mit welcher der Druckprozess erfolgt. Ist die Bewegung gleichmäßig, so erhärtet das Isomalt zu einer relativ starken Struktur.



Quelle: University of Illinois/pressetext

28.05.2018

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