Helmholtz Extrem

Der lebendigste 3D-Druck

Mit einer aus Polymeren und lebenden Zellen bestehenden Biotinte können gewebeähnliche Strukturen gedruckt werden. Bild: Thomas Lorson

3D-Drucker revolutionieren die Welt, so sagen Experten voraus: Durch das schichtweise Auftragen von Materialien lassen sich neue Bauteile oder Prototypen auf Knopfdruck herstellen. Doch nicht nur das: 3D-Drucker können sogar gewebeähnliche Strukturen drucken.

3D-Drucker revolutionieren die Welt, so sagen Experten voraus: Durch das schichtweise Auftragen von Materialien lassen sich neue Bauteile oder Prototypen auf Knopfdruck herstellen. Doch nicht nur das: 3D-Drucker können sogar gewebeähnliche Strukturen drucken.

Diese Gewebe könnten eines Tages Menschen mit Organerkrankungen helfen. Doch die geeignete Biotinte dafür zu finden – also das Material, aus dem die Gewebe gedruckt werden –, ist eine Herausforderung: Sie muss nicht nur über die richtigen Materialeigenschaften verfügen, sondern sich auch in gleichbleibender Qualität herstellen lassen. Wissenschaftler der Universität Würzburg und des Forschungszentrums Jülich haben nun eine solche Biotinte entwickelt.

"Unsere Biotinte ist ein Gemisch aus biokompatiblen Polymeren und lebenden Zellen. Bei Raumtemperatur ist sie flüssig, bei Erwärmung auf Körpertemperatur geliert sie – ähnlich wie Gelatine beim Erkalten", sagt Robert Luxenhofer von der Universität Würzburg. Das flüssige Polymer-Zell-Gemisch wird zunächst leicht erwärmt. Dadurch entsteht ein Gel, das im 3D-Drucker in Form gebracht wird, ohne dass die Zellen dabei Schaden nehmen. Es ist im Vergleich zu anderen Biotinten relativ fest. Das könnte an der inneren Struktur liegen, wie Untersuchungen mit Neutronen zeigen. Sebastian Jaksch vom Forschungszentrum Jülich hat die Versuche durchgeführt und erklärt: "Neutronen sind perfekt geeignet, um Wassermoleküle und Polymere mit anpassbarem Kontrast zu untersuchen. Mit der Kleinwinkelstreuung können wir besonders gut Strukturen im Bereich weniger Nanometer sichtbar machen."

Die Forscher haben entdeckt, dass das Gel im Inneren ein schwammartiges Netzwerk ausbildet. Diese Struktur könnte den Nährstoffaustausch in der Biotinte erleichtern. "Dies hängt jedoch von weiteren Faktoren ab, die wir noch nicht ausreichend kennen und weiter untersuchen", sagt der Würzburger Forscher Thomas Lorson. 

03.08.2018 , Silvia Zerbe
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