Fraunhofer entwickelt neue Biomuster für 3D-Organerdruck
Fraunhofer-Forscher entwickeln neue Biomuster auf Basis natürlicher Proteine für den 3D-Bioprintdruck. Ziel ist die genauere Nachbildung physiologischer Körperstrukturen zur Herstellung funktionaler Gewebe und Organe.
Das Fraunhofer-Institut in Deutschland entwickelt neue Biomuster für den 3D-Druck von Geweben und Organen, um Einschränkungen aktueller Bioprinting-Methoden zu überwinden. Die Forschungsinitiative PhysioINK konzentriert sich auf die Entwicklung von Biomustern, die die physiologische Struktur und Zusammensetzung menschlicher Organe genauer nachahmen.
Bestehende Biomuster weisen oft einen Kompromiss auf: entweder gute Druckbarkeit bei schlechter Nachbildung natürlicher Gewebestrukturen oder umgekehrt. Forscher verschiedener Fraunhofer-Institute (ISC, IAP, IMWS und IZI) arbeiten zusammen, um diese Herausforderung zu meistern. Ihr Ziel ist die Entwicklung nachhaltiger und prozessoptimierter Biomuster, die physiologische menschliche Organstrukturen präzise reproduzieren und mit verschiedenen 3D-Drucktechniken kompatibel sind.
Das Projekt plant zwei Hauptanwendungen: standardisierte Darmtumor-Modelle für die Medikamentenentwicklung und physiologische Herzgewebe als Schritt zu funktionellen Implantaten für die personalisierte regenerative Medizin. Anstelle von synthetischen oder chemisch modifizierten Materialien verwenden die Forscher gängige Gewebeproteine wie Kollagen und Elastin. Diese werden zunächst durch Cellulosesulfate stabilisiert, die sie löslich und druckbar halten. Ein nachfolgender thermischer Auslöser initiiert dann die Selbstorganisation der Proteine in ihre natürlichen faserigen oder netzartigen Strukturen.
Das PhysioINK-Projekt konzentriert sich auf die Herstellung hochkonzentrierter, proteinbasierter Druckfarben aus Kollagen und Elastin. Diese Muster haben einen neutralen pH-Wert und physiologische Eigenschaften, was eine ausgezeichnete Biokompatibilität mit menschlichen Zellen bietet. Diese Forschung zielt darauf ab, die Fähigkeit zur Nachbildung natürlicher Organstrukturen mittels 3D-Bioprinting erheblich zu verbessern, was potenziell zur Linderung von Organspenderengpässen und zur Förderung der medizinischen Forschung beitragen könnte.