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Forscher haben eine sicherere Biotinte entwickelt, die bei Körpertemperatur aushärtet

Am 24. April 2023 von Leonie M. veröffentlicht

3D-Bioprinting ist eine Technik, die in der Medizinbranche immer mehr an Bedeutung gewinnt. Bei dieser Technologie werden Biomaterialien verwendet, um künstliche Gewebestrukturen zu schaffen, die zur Behandlung von Krankheiten oder Verletzungen von Patienten benötigt werden. Die für dieses Verfahren verwendeten Biotinten auf Hydrogelbasis bestehen aus Zellen. Um sie wirksam zu machen, müssen die Biomaterialien mit UV-Licht oder chemischen Prozessen verstärkt werden. Nach Angaben des Korea Institute of Science and Technology (KIST) können diese Verfahren jedoch Zytotoxizität, also den Zelltod, verursachen. Deshalb haben Forscher des KIST eine Biotinte entwickelt, die auf natürliche Weise bei Körpertemperatur aushärten kann, um sie für den menschlichen Körper verträglicher zu machen.

In der letzten Zeit, wurde eine Reihe von 3D-Bioprinting-Projekten vorgstellt. Darunter eine interessante neue Technik, bei der, mit Hilfe der DLP-Technologie, vaskularisiertes menschliches Gewebe erzeugt werden kann. Forscher haben auch einen 3D-Biodrucker entwickelt, der in der Lage ist, durch Krankheit oder Verletzung geschädigtes menschliches Körpergewebe oder Organe direkt zu reparieren. Diese Technologie wird auch für die Erforschung von durch Mücken übertragenen Krankheiten genutzt. Es gibt eine Reihe interessanter Anwendungsmöglichkeiten, aber aufgrund der Komplexität des Prozesses war es bisher schwierig, diese tatsächlich zu etablieren. Diese jüngste Innovation bietet jedoch die Möglichkeit eines besseren Bioprintings, das in Zukunft sogar die Herstellung von Organen ermöglichen könnte.

Bioink

Ein Diagramm des Experiments (Bild: KIST)

Die „für jedes Gewebe und Organ maßgeschneiderte Biotinte“

Das Forschungsteam wird von Dr. Song Soo-Chang am Zentrum für Biomaterialien des Instituts geleitet. Dem Team ist es gelungen, eine Biotinte zu entwickeln, die ihre physikalische Struktur beibehält, ohne dass eine Photohärtung oder chemische Prozesse erforderlich sind. Nach Angaben der KIST-Forscher, handelt es sich bei dem Biomaterial um ein Hydrogel auf Poly(organophosphazen)-Basis. Diese Substanz liegt bei niedrigen Temperaturen flüssig vor und verwandelt sich bei Körpertemperatur (ca. 37 °C) in ein hartes Gel. Die geringe Wärmeentwicklung erleichtert den Druck eines, an den jeweiligen Patienten angepassten, 3D-Modells. Die Biotinte hat außerdem den Vorteil, dass sie Wachstumsfaktoren, Proteine, die die Geweberegeneration unterstützen, über einen langen Zeitraum bewahrt. Um ihr Biomaterial zu testen, stellte das Forschungsteam ein Gerüst mit einem 3D-Biodrucker her.

In der 3D-Struktur fügte das Team einen Wachstumsfaktor mit einem knochenmorphogenetischen Protein hinzu. Letzteres ist für die Zellinfiltration und die Knochenregeneration erforderlich. Das Gerüst wurde dann auf einen beschädigten Rattenknochen gesetzt. Die Zellen aus dem umliegenden Gewebe wanderten daraufhin in das Gerüst ein, und der Knochen regenerierte sich zu einem normalen Gewebeniveau. Nach Angaben der Forscher, baute sich das implantierte 3D-Gerüst im Körper innerhalb von 42 Tagen von selbst ab. „Das Forscherteam hat die Technologie für das wärmeempfindliche Polyphosphazen-Hydrogel umgesetzt (…) und die Entwicklung von Produkten wie Knochentransplantationsmaterialien und kosmetischen Füllstoffen ist im Gange. Da die entwickelte Biotinte unterschiedliche physikalische Eigenschaften hat, werden Folgeuntersuchungen durchgeführt, um sie für die Regeneration anderer Gewebe als Knochengewebe einzusetzen. Wir erwarten, dass wir schließlich in der Lage sein werden, eine für jedes Gewebe und Organ maßgeschneiderte Biotinte zu vermarkten.“ Um mehr über die neue Biotinte des koreanischen Instituts zu erfahren, klicken Sie HIER.

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