Neue Bioprinting-Methode verzehnfacht Geschwindigkeit der funktionellen Gewebeproduktion an der Penn State

Lesezeit: 2 Minuten
Durch Klaus Schmidt
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3D-Drucker erstellt komplexes Gewebe mit Geschwindigkeitslinien.

BerlinWissenschaftler an der Penn State haben eine neue Methode entwickelt, um die Entwicklung nützlicher Gewebe im Bioprinting zu beschleunigen. Diese Technik ist zehnmal schneller als frühere Verfahren. Der Durchbruch basiert auf der Verwendung von Sphäroiden, dichten Zellgruppen, die komplexe Gewebestrukturen bilden. Dieser Fortschritt könnte das Tissue Engineering grundlegend verändern.

In der herkömmlichen Bioprinting-Technologie erfordert die Herstellung von menschlichen Gewebestrukturen viel Zeit und Mühe, da es schwierig ist, eine hohe Zellmenge zu erreichen. Die aktuellen Methoden beschädigen oft empfindliche Zellstrukturen und sind schwer zu skalieren. Das neue Hochdurchsatz-Integrierte Gewebefertigungssystem für Bioprinting (HITS-Bio) ändert dies. Es nutzt eine digital gesteuerte Düseneinheit, die mehrere Zellcluster gleichzeitig handhaben kann. Dadurch wird es möglich, diese schnell und präzise auf eine Bioink-Fläche zu platzieren und den Bioprinting-Prozess erheblich zu beschleunigen.

  • Hohe Zelldichte, die menschliches Gewebe imitiert
  • Verbesserte Zelllebensfähigkeit, behält über 90 % bei
  • Digital gesteuerte Düsenarrays für präzise Steuerung
  • Einsatzfähig in der intraoperativen Anwendung

Diese Technologie bietet mehr als nur eine schnelle Gewebebildung. In Versuchen gelang es, innerhalb von weniger als 40 Minuten Knorpelgewebe herzustellen. Auch bei einem chirurgischen Test erwies sie sich als effektiv, als kleine Zellcluster direkt in eine Wunde auf dem Schädel einer Ratte gedruckt wurden. Die Heilung verlief deutlich schneller, weil eine große Anzahl an Zellen verwendet wurde, und innerhalb weniger Wochen war eine erhebliche Verbesserung feststellbar.

Um größere Strukturen wie Organe nachzubilden, ist die Einbindung von Blutgefäßen entscheidend. Diese Gefäße sind unerlässlich, um größere Gewebe am Leben zu erhalten und ihre Funktion sicherzustellen. Ein erfolgreicher Einbau wäre ein bedeutender Fortschritt in der regenerativen Medizin und könnte den Übergang von Laborversuchen hin zu Behandlungen in Krankenhäusern erleichtern.

Die Auswirkungen auf das Gesundheitswesen könnten immens sein. Eine schnellere und umfangreichere Produktion von Geweben könnte die Medikamentenforschung erleichtern, den Einsatz von Versuchstieren verringern und den Mangel an Organen für Transplantationen lindern. Durch die Verbesserung der Nutzung von microRNA-Technologie zur Knochenheilung und die Entwicklung besserer Methoden für das Wachstum von Blutgefäßen könnten wir bedeutende Fortschritte in der medizinischen Versorgung erleben. Diese Fortschritte erweitern unser Verständnis biologischer Systeme und eröffnen neue Möglichkeiten für Behandlungen.

Die Studie wird hier veröffentlicht:

http://dx.doi.org/10.1038/s41467-024-54504-7

und seine offizielle Zitation - einschließlich Autoren und Zeitschrift - lautet

Myoung Hwan Kim, Yogendra Pratap Singh, Nazmiye Celik, Miji Yeo, Elias Rizk, Daniel J. Hayes, Ibrahim T. Ozbolat. High-throughput bioprinting of spheroids for scalable tissue fabrication. Nature Communications, 2024; 15 (1) DOI: 10.1038/s41467-024-54504-7

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