Regenerative Medizin

Neuartige Biotinte für 3D-Druck

Im Labor gezüchtete Gewebe sind ein Hoffnungsträger für Menschen mit Gewebeschädigungen. Für die Erzeugung gewebeähnlicher Strukturen im Labor setzen Forscher auf 3D-Druckverfahren und so genannte "Biotinte". Sie besteht aus einer Mischung biokompatibler Polymere und lebender Zellen. Wissenschaftler der Julius-Maximilians-Universität Würzburg (JMU) haben nun ein neues Thermogel synthetisiert, das alle Anforderungen an Biotinten für die regenerative Medizin erfüllt: Bei Raumtemperatur ist die Verbindung aus Polymer und lebenden Zellen flüssig, bei Erwärmung geliert das Material (ähnlich wie Gelatine beim Erkalten), besitzt justierbare physikalische und biologische Eigenschaften und ist in ausreichender und gleichbleibender Qualität herstellbar. Die Forscher berichten darüber im Fachmagazin "Biomacromolecules".

Besondere Struktur

3D-Drucker
Für die Erzeugung gewebeähnlicher Strukturen im Labor setzen Forscher auf 3D-Druckverfahren und Biotinte wie das neue Thermogel.
Quelle: pixabay

"Wir denken, dass die robuste und doch variable Synthese eine große Stärke dieses neuen Biomaterials sein könnte", sagt Professor Robert Luxenhofer vom Lehrstuhl für Chemische Technologie der Materialsynthese an der Uni Würzburg. Von anderen Thermogelen hebt es sich durch eine besondere mechanische Stärke ab. Zudem unterscheidet sich die Struktur des Gels von anderen bekannten Biotinten: Es bildet ein so genanntes "bikontinuierliches" schwammartiges Netzwerk aus, im Gegensatz zum häufig auftretenden Netzwerk aus dicht gepackten Kugeln. Dies legen Untersuchungen mit Hilfe von Neutronenstreuung nah, die die Forscher an einem Gerät des Forschungszentrums Jülich durchführen konnten. "Für eine zukünftige Anwendung ist unser Material auch deshalb spannend, weil es durchgängige Kanäle besitzt, die für das Zellwachstum förderlich sind", ergänzt Sebastian Jaksch vom Jülich Centre for Neutron Science (JCNS).

Verbindung von Polymerbausteinen und organischen Zellen

Der Polymeranteil der neuen Biotinte besteht aus zwei sich abwechselnden Polymerbausteinen, von denen einer bei Erwärmung geliert und der andere wasserliebend ist. Als biologische Komponente mischten die Forscher so genannte "Fibroblasten" bei, noch nicht voll differenzierte Zellen, aus denen verschiedene Bindegewebszelltypen entstehen können. Das flüssige Polymer-Zell-Gemisch wird zunächst durch Erwärmung in einen Gelzustand und dann mit 3D-Druckern in die gewünschte Form gebracht.  Diese Prozedur überstehen die Zellen hervorragend, zeigten die Forscher.

Quelle: Julius-Maximilians-Universität Würzburg

22.10.2017

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