Gedrucktes Leben Einfacher 3D-Drucker verarbeitet lebendes Gewebe

Das sogenannte Bioprinting erforderte bisher teure Spezialgeräte. Münchener Forscher haben aber nun einen einfachen 3D-Drucker dafür modifiziert ...

Das Tissue Engineering ist eine Zukunftstechnologie, sind Forscher überzeugt. Denn künstlich hergestelltes, funktionsfähiges Gewebe – beispielsweise Knorpel, Knochen oder Muskelgewebe – bietet potenziell viele Anwendungsmöglichkeiten. Man denke etwa an die Pharmakologie, wo Nutzen und Nebenwirkungen von Medikamenten untersucht werden müssen. Und in der Medizin kann es zur Versorgung von Patienten mit Gewebeschäden dienen. Doch die Herstellung von komplexem Gewebe, das dieselben Eigenschaften hat wie natürliches, war bisher recht schwierig. Man sei zwar weiter gekommen, doch trotz aller Erfolge sei man noch weit vom Ziel entfernt, maßgeschneidertes Gewebe im größeren Maßstab herzustellen. Um das Tissue Engineering weiterzuentwickeln, müssen Experten auf der ganzen Welt kooperieren, Wissen generieren und teilen, betonen die Bioingenieure am Centrum für Angewandtes Tissue Engineering und Regenerative Medizin (Canter) der Hochschule München.

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So baut man einen günstigen Biodrucker

Bisherige dafür geeignete Druckersysteme kosteten auch mehrere zehntausend Euro, wie die Münchener betonen. Doch es geht auch günstiger! Denn zusammen mit einem interdisziplinären Team am Canter in Kooperation mit der Technischen Universität München (TUM) hat der Forscher Benedikt Kaufmann einen wenige hundert Euro teuren 3D‑Drucker aus dem Elektromarkt, mit dem normalerweise Prototypen und Modelle aus Kunststoff hergestellt werden, so verändert, dass sich damit auch lebendes Gewebe drucken lässt. Die Open-Source-Bauanleitung stehe jetzt übrigens auch jedermann kostenlos zur Verfügung. Die größte Herausforderung lag darin, die geeigneten Umgebungsbedingungen zu schaffen, wie es heißt. Denn für die Verarbeitung von Proteinen und Zellen benötigt man eine hohe Luftfeuchtigkeit und auch gleichmäßige 37 Grad Celsius. Doch Heizfolien, an das Alugehäuse des Druckers geklebt und gesteuert durch einen Mikrocontroller, bringen die nötige Temperatur. Wassergetränkter Zellstoff sorgt eine Luftfeuchtigkeit von über 90 Prozent. Außerdem ersetzte man die metallische Druckplattform, auf der eigentlich schichtweise die Kunststoffstrukturen aufgebaut werden, durch eine Aufhängung, an der sich ein transparentes Glasplättchen befestigen lässt. Darauf können Biomaterialien und Zellen direkt aufgedruckt und anschließend hochauflösend unter dem Mikroskop untersucht werden.

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Der Drucker arbeitet im Übrigen mit maskierter Stereolithographie, einem besonders zellschonenden Verfahren, bei dem Licht aus LEDs nach einem vorprogrammierten Muster durch ein Flüssigkristall-Display – ähnlich dem eines Handys oder Computer-Monitors – auf das mit einem gelatineartigen Hydrogel benetzte Glasplättchen projiziert wird. Dabei werden einzelne Pixel des Displays gezielt aktiviert, heißt es weiter. Das sorgt dafür, dass sich die im Hydrogel befindlichen Proteine exakt an den gewünschten Stellen vernetzen und aushärten. Ebenfalls Schicht für Schicht entsteht so ein dreidimensionales Gebilde. Außer den professionellen Geräten im Canter-Labor der Hochschule München wirkt der umgerüstete 3D-Drucker zwar fast zwergenhaft, doch die Ergebnisse, die er liefert, stehen denen der Großgeräte in nichts nach, wie man abschließend betont.

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