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Gewebe mit Blutgefäßen aus dem 3D-Drucker

24.11.2020
Das Konsortium „3D-Bio-Net“ hat den Prototypen eines 3D-Bioprinters entwickelt, mit dem funktionale menschliche Gewebe inklusive Blutgefäßen hergestellt werden können.

Neun Partner aus Industrie und Forschung haben nun vermeldet, dass sie das gemeinsame Projekt „3D-Bio-Net“ nach drei Jahren Förderzeit durch das Bundesforschungsministerium erfolgreich abschließen konnten.

Das 2017 gestartete Konsortium umfasst sechs kleinere und mittlere Unternehmen (KMU) und drei universitäre Forschungsgruppen. Die Koordination hat das Cluster microTEC Südwest e.V. übernommen. Insgesamt 2,4 Mio. Euro sind vom BMBF geflossen. Das Herzstück des Projektes war die Entwicklung eines 3D-Bioprinter-Prototyps, der das Drucken funktionaler menschlicher Gewebe mit Blutgefäßen ermöglicht und dabei innovative Softwarekonzepte nutzt.

„Mit Hilfe von Bioprinting kann lebendiges Gewebe passgenau künstlich hergestellt werden“, sagte Günter Finkenzeller, Forschungsleiter an der Klinik für Plastische und Handchirurgie des Universitätsklinikums Freiburg, zum Start des Projekts vor drei Jahren. Beim Bioprinting werden lebende Zellen in einem Hydrogel, auch als Biotinte bezeichnet, gelöst. Diese Zellen werden dann mit einem 3D-Drucker gedruckt. So können dreidimensionale Strukturen am Computer geplant und präzise aufgebaut werden. „Die Hoffnung ist, dass wir mit dem gedruckten, lebenden Gewebe krankes Gewebe bei einem Patienten ersetzen oder regenerieren können“, so Professor Finkenzeller. „Basierend auf diesen Arbeiten könnten in Zukunft künstliche Gewebe schneller, sicherer und patientenspezifischer hergestellt werden.“

Im Rahmen des Projekts wurde nun eine umfassende generische Plattform für das dreidimensionale Drucken menschlicher Zellen und Gewebe etabliert, die Materialien, Prozesse, Hard- und Software und Testsysteme zum Beispiel für Medikamente umfasst sowie regulatorische Anforderungen berücksichtigt. Um solche komplexen Vorhaben realisieren zu können, müssen Biologie, Medizin, Materialwissenschaften, Informatik und Mikrosystemtechnik eng zusammenarbeiten. Die hohe Komplexität und Interdisziplinarität des Vorhabens spiegelt sich auch in der Zusammensetzung der Projektpartner wider. In dem Verbund arbeiteten sowohl hochspezialisierte mittelständische Unternehmen, innovative Start-ups als auch exzellente Forschungsinstitute, Universitäten und Universitätskliniken, die sowohl Grundlagenforschung als auch angewandte und klinische Forschung betreiben.

Partner des Projekts sind Biofluidix GmbH (Hardwareentwicklung), Cellgenix GmbH (regulatorische Anforderungen), ibidi GmbH (Perfusionsplattform und mikrofluidische Chips), infoteam Software AG (Softwareentwicklung), Kunststoff-Institut Südwest GmbH & Co. KG (Charakterisierung von Kunststoffen) sowie vasQlab am Karlsruher Institut für Technologie (Biotinten). Ebenso waren die Albert-Ludwigs-Universität Freiburg, das Institut für Mikrosystemtechnik IMTEK (Prozessentwicklung), die Klinik für Plastische und Handchirurgie am Universitätsklinikum Freiburg (Gewebekonstrukte Knochen und Knorpel), das Naturwissenschaftliche und Medizinische Institut an der Universität Tübingen NMI („Organ-on-Chip“-Anwendungen) an Bord. Der Spitzencluster microTEC Südwest koordinierte das Projekt über die gesamte Projektlaufzeit. Wie der Cluster vermeldet, können die Partner viele Projektergebnisse vorzeigen – etwa den gelungenen Druck von Knochenkonstrukten, die vital und durchblutet in der Gewebeersatzforschung zum Einsatz kommen können. Weiterhin wurden funktionale Miniatur-Organmodelle für die Niere und Blut-Hirn-Schranke entwickelt (sogenannte Organ-on-Chip-Systeme), die zukünftig in der Wirkstoffforschung Tierversuche verzichtbar und die Entwicklung von Medikamenten sicherer und schneller machen.

Quelle: Mitteilung medtech-zwo vom 24.11.2012