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Additive Fertigung Biotinte ermöglicht Druck von „atmenden“ Gewebe

Quelle: Pressemitteilung 2 min Lesedauer

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Forscher der McMaster University in Ontario haben eine Biotinte entwickelt, die die mechanischen und strukturellen Eigenschaften von Lungengewebe nachahmen kann. Mit anderen Worten, diese Biotinte ermöglicht den Druck von Gewebe, das sich zusammenziehen und „atmen“ kann, ähnlich wie die menschliche Lunge.

Die Biotinte ermöglicht den Druck von Gewebe, das sich zusammenziehen und „atmen“ kann, ähnlich wie die menschliche Lunge.(Bild: Georgia Kirkos, McMaster University)
Die Biotinte ermöglicht den Druck von Gewebe, das sich zusammenziehen und „atmen“ kann, ähnlich wie die menschliche Lunge.
(Bild: Georgia Kirkos, McMaster University)

Im Gegensatz zu anderen Biotinten, die zum Drucken niedrige Temperaturen benötigen und nach der Herstellung ihre Form verlieren, behält das von Forschern der McMaster University in Ontario entwickelte Material komplexe Strukturen bei und bleibt gleichzeitig bei Körpertemperatur stabil. Das Projekt wurde 2024 von der McMaster University finanziell unterstützt und führte zur Gründung des Start-up-Unternehmens Tessella Biosciences, das bereits erste Kunden hat und von positivem Feedback profitiert.

Schwierigkeiten bei der Nachbildung realitätsgetreuer Zellumgebungen

Das Projekt wurde ins Leben gerufen, um eine wichtige Einschränkung in der Erforschung von Atemwegserkrankungen zu beheben. Jeremy Hirota, außerordentlicher Professor für Medizin an der McMaster University und Mitbegründer des Start-up-Unternehmens, stieß auf Schwierigkeiten bei der Nachbildung realitätsgetreuer Zellumgebungen, insbesondere bei der Untersuchung von Krankheitsbildern wie COPD oder Lungenfibrose. „Die meisten biomedizinischen Forschungen in diesem Bereich stützen sich auf starre Träger wie Kulturplatten oder Petrischalen, die von den physiologischen Bedingungen einer menschlichen Lunge sehr weit entfernt sind“, erklärt er.

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Um diese Grenze zu überwinden, holte sich Hirota Unterstützung von José Moran-Mirabal, Professor am Fachbereich Chemie und Chemische Biologie, und David Gonzalez Martinez, einem Doktoranden. Aus dieser interdisziplinären Zusammenarbeit entstand eine Bio-Tinte, die speziell formuliert wurde, um die Elastizität und Dehnbarkeit von Lungengewebe durch eine angepasste Zusammensetzung und Rheologie nachzuahmen.

Anwendung als Hauttransplantat bei schweren Verbrennungen

Die Forscher beschreiben diese Bio-Tinte als eine „Plug-and-Play“-Lösung, die mit den derzeit verfügbaren 3D-Bio-Druckern kompatibel ist. Sie ermöglicht es, komplexe dreidimensionale Strukturen in weniger als einer Stunde mit hoher Auflösung herzustellen. Während sie für die Lungenmodellierung und die Prüfung der Toxizität oder Reaktion auf Medikamente bereits vielversprechend ist, sieht das Team auch zukünftige klinische Anwendungen. Dazu gehören: die Herstellung von Hauttransplantaten für schwere Verbrennungen oder auch von funktionellen Fragmenten von Lungengewebe für Reparatur- oder Transplantationsverfahren.

Längerfristig sehen die Forscher die Möglichkeit, ganze Organe biologisch zu drucken - ein großes Ziel auf dem Gebiet des 3D-Biodrucks. Sie räumen jedoch ein, dass dieses Ziel noch vor großen Herausforderungen steht, sowohl in wissenschaftlicher als auch in regulatorischer Hinsicht.

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