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Auf Algen basierende Biotinte zur Sauerstoffanreicherung von Zellen

Auf 23. November 2020 von Michelle J. veröffentlicht
Algen Biotinte

Eine Herausforderung beim Biodruck von menschlichem Gewebe ist, dass die Sauerstoff-liefernden Blutgefäße in das Material einwachsen müssen, bevor die Zelle abstirbt. Um dem Strukturen des Weichgewebes eine verbesserte Lebensfähigkeit der Zelle zu verleihen, haben Wissenschaftler der Havard Medicial School eine auf Algen basierende Biotinte entwickelt. Die Alge, die die Forscher verwendeten, ist die sogenannte Chlamydomonas reinhardtii. Um die Funktion der auf Algen basierende Biotinte zu testen, wurde sie mit menschlichen Leberzellen in einer Hydrogel-Matrix kombiniert. Sie wurden in wabenförmigen Mustern abgelagert, ähnlich den Läppchenstrukturen aus denen die Leber besteht. Aufgrund der Photosynthese-Eigenschaft der Algen, setzte die Biotinte Sauerstoff frei. Dadurch wurden die Zellen am Leben gehalten, vermehrten sich sogar und begannen leberspezifische Proteine zu produzieren. Gleichzeitig gaben die Zellen Kohlenstoffdioxid frei, welchen die Alge wiederum aufnahm, um zu leben, weshalb eine Art Kreislauf entstand. 

Die Alge Chlamydomonas reinhardtii 

Als die Zellen genug gewachsen waren, um sich selbst zu versorgen, wurde die auf Algen basierende Biotinte mit Hilfe des Enzyms “Cellulase” entfernt. Durch die Entfernung der Biotinte entstanden leere Mikrokanäle, die anschließend mit menschlichen Gefäßzellen gefüllt wurden. Auf diese Weise bildeten sich diese Kanäle zu Blutgefäßen. Asst. Prof. Y. Shrike Zhang, Leiter des Projekts, erklärt: „Die Studie ist das erste echte Beispiel für symbiotisches Tissue Engineering, bei dem Pflanzenzellen und menschliche Zellen auf physiologisch sinnvolle Weise miteinander kombiniert werden. Unsere Studie ist ein einzigartiges Beispiel dafür, wie wir die in der Natur sehr oft anzutreffende symbiotische Strategie nutzen können, um unsere Fähigkeit zur Züchtung funktioneller menschlicher Gewebe zu fördern.“ Die Wissenschaftler konnten feststellen, dass die Überlebensfähigkeit der Zellen durch die auf Algen basierende Biotinte auf bis zu 92 Prozent gesteigert werden konnte. Die Zellen ohne die auf Algen basierende Biotinte wiesen im Vergleich nur 70 Prozent auf.

Algen Biotinte

Die auf Algen basierende Biotinte  schafft es 92 Prozent der Zellen über einen Zeitraum von sieben Tagen zu erhalten

Zhang sagt abschließend: „Über die Entwicklung einer solchen flüchtigen Bioink, die eine anfängliche Oxygenierung und die anschließende Gefässbildung innerhalb eines einzigen Gewebekonstrukts ermöglicht, wurde bisher noch nicht berichtet. Dies ist ein entscheidender Schritt zur erfolgreichen Herstellung lebensfähiger und funktioneller Gewebe.“ Es besteht die Hoffnung, dass diese Technologie nach ihrer Weiterentwicklung die Herstellung von menschlichem biologischem Gewebe für Zwecke wie Forschung und Arzneimitteltests oder sogar für den Ersatz von Organen oder anderen Körperteilen ermöglichen könnte.

Die vollständige Studie können Sie HIER lesen.

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