Bioprinting ist ein additives Herstellungsverfahren, das dem 3D-Druck ähnelt – es verwendet eine digitale Datei als Blaupause, um ein Objekt Schicht für Schicht zu drucken. Anders als beim 3D-Druck werden beim Bioprinting jedoch Zellen und Biomaterialien verwendet, wodurch organähnliche Strukturen entstehen, in denen sich lebende Zellen vermehren können. Bioprinting ist eine ziemlich neue Technologie, die ein großes Potenzial für Branchen wie Medizin und Kosmetik hat.
Der Bioprinting-Prozess besteht aus drei grundlegenden Schritten:
1. Pre-Bioprinting. Dabei wird eine digitale Datei erstellt, die der Drucker lesen kann. Heute basieren diese Dateien oft auf CT- und MRT-Scans. Die Forscher bereiten die Zellen vor und mischen sie mit ihrer Biotinte, wobei sie ein Bildgebungssystem für lebende Zellen verwenden, um sicherzustellen, dass genügend Zellen vorhanden sind, um ein Gewebemodell erfolgreich zu drucken.
2.Bioprinting. Die Forscher laden die zellbeladene Biotinte in eine Kartusche und wählen einen oder mehrere Druckköpfe aus, je nachdem, welche Struktur sie aufbauen wollen. Um verschiedene Gewebetypen zu entwickeln, müssen die Forscher verschiedene Zelltypen, Biotinten und Geräte verwenden.
3.Post-Bioprinting. Die meisten Strukturen werden vernetzt, um vollständig stabil zu werden. Die Vernetzung erfolgt in der Regel durch Behandlung des Konstrukts entweder mit einer ionischen Lösung oder mit UV-Licht – die Zusammensetzung des Konstrukts hilft den Forschern, die Art der Vernetzung zu bestimmen. Dann werden die mit Zellen gefüllten Konstrukte zur Kultivierung in einen Inkubator gelegt.
Welche Anwendungen gibt es für das Bioprinting?
Die heutigen Bioprinting-Technologien sind für viele Forscher noch neu. Da die Wissenschaftler auf diesem Gebiet immer neue Entdeckungen machen, kann das Bioprinting enorme Auswirkungen auf eine Reihe von Anwendungsbereichen haben.
– Medikamentenentwicklung. Viele der heutigen Studien sind auf lebende Probanden angewiesen – eine unbequeme und teure Methode sowohl für akademische als auch für kommerzielle Organisationen. Stattdessen können in den frühen Phasen biologisch gedruckte Gewebe verwendet werden, was eine ethischere und kostengünstigere Lösung darstellt. Die Verwendung von biologisch gedrucktem Gewebe kann den Forschern helfen, die Wirksamkeit eines Arzneimittelkandidaten früher zu bestimmen, wodurch sie Geld und Zeit sparen können.
– Künstliche Organe. Die Liste der Organspender ist so lang, dass Patienten jahrelang warten müssen, bis sie die benötigte Hilfe erhalten. Das Bioprinting von Organen könnte den Ärzten helfen, mit den Patienten Schritt zu halten oder die Liste ganz abzuschaffen. Diese Lösung liegt zwar noch in weiter Ferne, ist aber eine der wirkungsvollsten Möglichkeiten auf diesem Gebiet.
– Wundheilung. Heute gibt es viele gewebespezifische Biotinten, die es den Forschern ermöglichen, mit künstlichen Hautzellen, Neuronen, Hepatozyten und mehr zu arbeiten. Eines Tages könnten Kliniker diese Modelle für therapeutische Verfahren wie Hauttransplantationen, Knochenverbände für Kampfwunden oder sogar plastische Chirurgie verwenden.