3D-Druck Tinte aus Peptiden für die regenerative Medizin
Im Menschen können 20 verschiedene Aminosäuren natürlich vorkommen. Diese bilden, wenn mehr als 50 Aminosäuren verknüpft werden, Proteine. Enthält die Aminosäurekette weniger als 50, wird sie Peptid genannt. Aus diesen sogenannten Peptiden haben Wissenschaftler der Rice University nun ein 3D-Druckverfahren entwickelt, mit dem Zellen für die regenerative Medizin produziert werden können. Bemerkenswert ist der Anstieg des prognostizierten Marktwert für die Industrie. Während der Wert laut der Grand View Research 2022 55,03 Milliarden US-Dollar erreichte, wird erwartet, dass der Markt für regenerative Medizin mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate von 15,7% steigen wird.
Es ist zu erwähnen, dass Peptide eine nicht besonders hohe Festigkeit aufweisen und mit einer Pudding-ähnlichen Beschaffenheit verglichen werden können. Trotz dessen haben Forscher der Rice University eine neue Methode entwickelt, mit der Zellstrukturen aus Peptiden für die Züchtung von Gewebe in 3D gedruckt werden können. Gezüchtet werden die Zellen in einer Petrischale, mit dem anschließenden Ziel, das Gewebe für Transplantationen zu verwenden. Zudem kann das hergestellte Gewebe genutzt werden, um Krankheiten besser zu verstehen oder Wirkstoffe von Medikamenten zu untersuchen.
Anwendung der Multidomänen-Peptide
Die bei der Studie verwendeten Multidomänen-Peptide haben die Eigenschaft, dass die eine Fläche hydrophob und die andere hydrophil ist. Bei dem Kontakt mit Wasser bilden die Peptide eine Schicht, was wiederum zur Erzeugung von langen Fasern, in dem Fall Hydrogel führt. Das Endprodukt wurde bereits für verschiedene medizinische Behandlungen getestet, mitunter zur Behandlung von Krebs und zur Regenerierung von Nerven. Bei bereits erwähnter Gewebezüchtung ist ebenfalls bekannt, dass die Peptide ideal für Transplantationen sind, da sie die Zellinfiltration und damit das Wachstum des Gewebes begünstigen. Nennenswert ist außerdem, wie sich Ladungen auf unreife Muskelzellen auswirken, welche auf die Peptide platziert wurden. Werden diese mit negativer Ladung gedruckt, verharrten die Zellen zusammen. Bei positiver Ladung hingegen konnte eine Verbreitung festgestellt werden, was das Heranreifen der Zellen ermöglichte.
Adam Farsheed, Doktorand an der Rice University für Bioingenieurwesen und Hauptautor der Studie, erläuterte sein Vorhaben: “Es mag widersprüchlich klingen, da unser Material so weich ist, aber ich erkannte, dass sich unsere Multidomänen-Peptide aufgrund ihrer Selbstorganisation ideal für eine 3D-Druck Tinte sind. Unser Material kann sich nach einer Verformung wieder zusammensetzen, ähnlich wie Zahnpasta eine schöne Faser bildet, wenn sie aus der Tube gedrückt wird“. Zudem betonte er: „Dies ist das erste Mal, dass ein selbstorganisierendes Peptidsystem erfolgreich für den 3D-Druck solch komplexer Strukturen verwendet wurde“. Mehr zu diesem Projekt finden Sie HIER.
3D-gedruckte Strukturen aus Peptiden. Zum Größenvergleich wird eine Münze genutzt. (Bild: Rice University)
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*Titelbildnachweis: Pinterest
