Biogedruckte Gewebe für die Medizintechnik und als Ersatz für Tierversuche
Das Forschungsfeld "Bioprinting" entwickelt sich sehr dynamisch. Die Potenziale zur Herstellung künstlicher Gewebe für den Einsatz in der Medizintechnik und Pharmaforschung sind enorm. Für eine industrielle Anwendung mangelt es aber oftmals an standardisierten Verfahren und Prüfmethoden. Im Projekt werden neue Biotinten erforscht, die in Kombination mit dem Sterolithografieverfahren einen standardisierten Biodruck von Mikrogeweben ermöglichen sollen.
In der Pharmaforschung gewinnen fortschrittliche dreidimensionale Zellkultur- und Gewebemodelle für eine verbesserte Vorhersage der Wirksamkeit neuer Medikamente an Bedeutung, und bieten hohe Potenziale, um den Einsatz von Tierversuchen und die damit verbundenen Kosten zu reduzieren. Ebenso kann mit ihnen auch der Fortschritt bei der personalisierten therapeutischen Behandlung vorangetrieben werden. Solche komplexen Organmodelle bestehen aus verschiedenen Gewebeteilen mit jeweils eigenen Zelltypen und ihrer Umgebung sowie von Anteilen des Immunsystems. Das sog. Bioprinting bietet einzigartige Vorteile für die Integration dieser Komponenten in 3D-Konstrukte, einschließlich der Möglichkeit zur Hochskalierung und Standardisierung, die für pharmakologische Tests erforderlich sind. Ein aktueller Engpass für eine standardisierte Anwendung von biogedruckten Modellen für pharmakologische Tests ist jedoch die Abhängigkeit von tierischen Biotinten, vor allem von einer bestimmten Gelatine für lichtbasierte Druckverfahren.
Lösungsansatz
Ziel des Projektes ist die Erforschung von fortschrittlichen, dreidimensionalen Zellkultur- und Gewebemodellen auf Basis sog. „xenofreier“ Tinten, d.h. ohne die Verwendung tierischer Anteile, für den lichtbasierten und standardisierten Biodruck von Mikrogeweben. Das hier eingesetzte Vernetzungssystem wurde bisher nur selten in Biotinten für das sog. „Stereolithographie-basierte“ Bioprinting verwendet und zeigt aus verschiedenen Perspektiven große Vorteile gegenüber den heutigen Alternativen. Die Tinten werden für das bei Fa. Cellbricks verwendete Stereolithographie-basierte Bioprinting-Verfahren erforscht, könnten aber auf andere lichtbasierte Bioprinting-Technologien ausgeweitet werden. Die synthetischen Biotinten mit ihren signifikanten technischen und wirtschaftlichen Vorteilen ermöglichen damit sowohl Forschungseinrichtungen als auch Unternehmen das Erschließen neuer Anwendungsfälle und Produkte.
Das Projekt trägt dazu bei, Grundlagen für die industrielle Nutzung des Bioprintings zu schaffen, und ermöglicht damit eine Stärkung der deutschen und europäischen Wissenschaft und Wirtschaft im globalen Wettbewerb. Die Ergebnisse des Projektes fließen in die Standardisierungsaktivitäten des VDI zum Thema Bioprinting ein. Ziel der Richtlinienarbeit ist es, das Forschungsfeld Bioprinting reproduzierbar, anwendungsspezifisch und sicher zu gestalten, um die Überführung in Produkte in den Bereichen Medizintechnik und Diagnostik zu erleichtern.