Zuckerherz aus dem 3D-Drucker für die Gewebezüchtung

Hier ein weiteres Beispiel für die vielfältigen Möglichkeiten der 3D-Drucktechnik in der Medizin von morgen.

Ingenieure der University of Illinois haben einen 3-D-Drucker gebaut, der ein feines Netz aus dünnen Isomalt-Fäden erzeugt. Das ist ein natürlicher  Zuckeralkohol, aus dem man Halsbonbons machen kann. Oder man setzt die wasserlöslichen, biologisch abbaubaren, glasartigen Zuckerstrukturen für Anwendungen in der Biomedizintechnik und der Krebsforschung ein.

Zuckerstruktur zur Gewebezüchtung

Die Formen sind gut geeignet, darauf weiche Materialien wie Zellen und Gewebe zu züchten. Das Gerüst löst sich anschließend auf. Rohit Bhargava, Professor für Bioengineering und Direktor des Cancer Center in Illinois, sieht mögliche Anwendungen zum Beispiel in der Züchtung von Gewebe oder die Untersuchung von Tumoren im Labor. Zellkulturen werden in der Regel in flachen Schalen angelegt. Die zeigen einige Eigenschaften der Zellen, aber es ist keine sehr dynamische Art zu sehen, wie ein System tatsächlich im Körper funktioniert. Im Körper gibt es andere definierte Formen. Form und Funktion sind sehr eng miteinander verbunden.

Die Maschine druckt in freier Form. Der geschmolzene Zucker härtet in der Luft während des Druckens aus.

Das Team aus Illinois fand heraus, dass der Zuckeralkohol Isomalt für Druckanwendungen geeigneter und weniger anfällig für Verbrennung oder Kristallisation ist als bisher getestete Materialien.

Die Forscher haben zusammen mit Greg Hurst von Wolfram Research in Champaign auch die Ansteuerung gelöst. Der hat dafür einen speziellen Algorithmus entwickelt. Schließlich muss eine bestimmte Reihenfolge eingehalten werden, in der man all diese sich kreuzenden Fäden drucken kann, ohne dass sie kollabieren und dennoch am Ende das gewünschte Gebilde entstanden ist.

Röhren und Tunnel zum Nährstofftransport

Ein Vorteil solcher Freiformstrukturen ist ihre Fähigkeit, dünne Rohre mit kreisförmigen Querschnitten herzustellen, was mit herkömmlichem Polymer-3D-Druck nicht möglich ist. Wenn sich der Zucker auflöst, hinterlässt er miteinander verbundene zylindrischen Röhren und Tunnel, die wie Blutgefäße zum Transport von Nährstoffen im Gewebe oder zur Bildung von Kanälen in mikrofluidischen medizinischen Geräten verwendet werden können.

Ein weiterer Vorteil ist die Möglichkeit, die mechanischen Eigenschaften jedes Teils der Struktur durch geringfügige Änderungen der Druckerparameter präzise zu steuern. Das ändert die biologischen Eigenschaften der Gesamtkonstruktion. Bhargavas Gruppe verwendet die Gerüste bereits in einer Vielzahl von mikrofluidischen Geräten und Zellkulturen. Sie arbeiten an der Entwicklung von Beschichtungen für die Gerüste, um zu kontrollieren, wie schnell sie sich auflösen.

Bildquelle und weitere Informationen: University of Illinois

 


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Kurt Hoppen

seit über 30 Jahren bei Bluhm Systeme und an allen Dingen rund um Kennzeichnungstechnik, Logistik und Barcode interessiert.

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