Forscher der Technischen Universität München haben vor kurzem das BiotINK-Projekt vorgestellt, das die Herstellung von komplexen Zellstrukturen erleichtert und beschleunigt. Als Druckmaterial wird Biotin (Vitamin B7) und Streptavidin auf einem zum Biodrucker umfunktionierten Desktop-3D-Drucker zur Herstellung von lebenden Geweben verwendet.
Julian Hofmann, Christoph Gruber, Luisa Krumwiede und Javier Luna Mazari, Team von BiotINK
Das bisherige Verfahren zum 3D-Druck von lebendem Gewebe ist das, was Wissenschaftler „Gerüst“ nennen: Die platzierten Zellen entwicklen sich entlang vorgedruckter Strukturen aus PLA. Diese Strukturen sind die Grundlage, auf der sich die organischen Zellen reproduzieren und zu einem Gewebe entwickeln. Das Gerüst wird dann anschließend entfernt, sodass sich das Gewebe selbst zusammen hält.
Die Verwendung von Supportmaterial für die Entwicklung von Geweben war die bisher traditionelle Art, mit der gearbeitet wurde, um Gewebe zu Erstellen. Vor ein paar Monaten erfolgten Versuche zur Herstellung einer menschliche Leber aus Stammzellen mit dem gleichen Prozess. Der Nachteil ist, dass die Zellreifung mit der Gerüsttechnik eine lange Zeit beansprucht und sehr teuer ist. Zusätzlich bestehen Beschränkungen in der Größe des Druckobjekts.
Ein Ultimaker 2 wurde dabei zu einem Bio-3D-Drucker umfunktioniert.
„Durch die Verwendung eines Zweikomponentensystems aus gentechnisch hergestellten Zellen und Proteinen schaffen wir eine Art molekularen Superkleber, der eine präzise Positionierung von Zellen durch Bioprinting ermöglicht, während sie in ihrer Position fixiert werden, wodurch die Bildung dreidimensionaler interzellulärer Kontakte und physiologischer Mikroumgebungen ermöglicht wird“, sagt das Team des BiotINK-Projekts.
Die BiotINK-Forscher funktionierten dazu einen normalen Ultimaker 2 zu einem Biodrucker um. Der Extruder wurde durch eine Spritzpumpe ersetzt, damit Zellen auf die vorprogrammierten Stellen mikrometergenau positioniert werden können. Nachdem sie den Drucker hatten, mussten sie sich an die Entwicklung eines geeigneten Biomaterials machen, das nicht nur ohne Gerüst arbeitet, sondern auch den verschiedenen Eigenschaften komplexer Zellstrukturen gerecht wird.
Das erstaunliche an der Sache ist, dass alles und jedem zu Verfügung steht. Mit einem Wiki auf ihrer Homepage ist alles von der Umfunktionierung des 3D-Druckers zu einem Bio-3D-Drucker bis zur verwendeten Biotinte alles erklärt. Mit voller Transparenz wird jeder dazu eingeladen an dem Open-Source Projekt teilzunehmen, um gemeinsam schneller Erfolge zu realisieren.
Video des BiotINK-Teams:
Mehr Informationen auf der BiotINK-Website zu finden.