Der 3D-Druck findet schon seit geraumer Zeit Anwendung in der Medizintechnik. Dies geschieht meist über das sogenannte 3D-Bioprinting, welches organisches Material zum Drucken verwendet. Doch auch andere Möglichkeiten, die additive Fertigung anzuwenden, werden untersucht. Forschende der Yokohama National University sahen nun Potential im 3D-Druck, authentische multidirektionale Kollagengewebe zu drucken.
Die Art und Weise, wie Kollagen in unserem Körper agiert, ist immer noch nicht komplett erforscht. Um mehr über das Protein und seine wertvollen Eigenschaften herauszufinden, hat ein Team der Yokohama National University einen genaueren Blick auf die Orientierungsmechanismen in Kollagenstrukturen geworfen. Kollagen gibt Gewebe Struktur, Stabilität und Strapazierbarkeit, von daher ist die Erforschung der Proteinkonstruktion von immenser Wichtigkeit. Die Eigenschaften, die Kollagen Gewebe verleiht, könnten u.a. auf andere Stoffe übertragen werden.
Eine Skizzierung der Herstellung des Kollagengewebes
Doch dafür müssen Forschende Kollagen genauer modellieren – es gibt zwar bereits Methoden, die die Modellierung von Kollagen ermöglichen, doch diese sind kostspielig und oft nicht präzise genug. Eine magnetische Ausrichtung des Kollagens und das sogenannte Elektrospinnen sind zurzeit die einzigen Möglichkeiten auf dem Markt. Bei ersterem bleiben jedoch magnetische Kügelchen im Material stecken und bei Elektrospinnen wird ein schwieriges organisches Lösungsmittel verwendet. Die neue Methode, die das Team hinter Kazutoshi Iijima entwickelte, ermöglicht die präzise Fertigung von komplexen, multidirektionalen Gewebeorientierungen dank der Nutzung eines Strömungskanals und dem 3D-Druck.
Ein Blick auf die neue Methode
Die Methode braucht tatsächlich nur Kollagen, sowie kalkulierte Strömungen, welche die Kollagenzellen in einem 3D-gedruckten Modell orientiert. Die korrekte Lagerung der Zellen ist wohl der Hauptfokus des Projektes. In einem Strömungskanal wird eine vorgefertigte 3D-gedruckte Form gesetzt. Dort wird anschließend eine Typ 1 Kollagen Lösung hineingegeben, welche sich in dem Kanal zu einer feinen, mikroorientierten Struktur zusammensetzt. Die Strömung „führt“ die Zellen zu ihrer richtigen Position in der Gesamtstruktur des Gewebes, sodass alle Fasern, Fibrillen und Fibroblasten korrekt orientiert werden können. Dies ermöglicht eine Feinheit der Gewebeherstellung, die mit anderen Methoden nicht erreicht werden konnte
„Dieses System wird die Herstellung gewebespezifischer Modelle mit feinen, multidirektional orientierten Biomaterialgerüsten für die Präparation verschiedener orientierter biologischer Gewebe ermöglichen“, so Shoji Maruo, Co-Author der Studie und Professor in Yokohama. Dem weiteren Verstehen von Kollagen und wie es in unserem Körper wirkt, wurde eine weitere Hürde genommen, dank dem 3D-Druck. Das Projekt zeigt eindrucksvoll, dass die Nutzung der additiven Fertigung in der Medizintechnik zu einer stetigen Weiterentwicklung von Methoden beiträgt. Mehr Informationen finden Sie HIER.
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*Bildverweise: Yokohama National University