Bereits zum zweiten Mal lud das 3D-Bio-Net-Netzwerk – bestehend aus KMU und Forschungsinstituten unter Koordination des Clusters microTEC Südwest – zum wissenschaftlichen Austausch und Netzwerken ein. Am 26. September 2019 trafen sich rund 40 Expertinnen und Experten aus Forschung, Industrie und Medizin, um die aktuellen Entwicklungen im Bereich des 3D-Bioprintings zu diskutieren.

Hohe Interdisziplinarität – Expertise aus unterschiedlichsten Bereichen ist gefragt

Das 3D-Bioprinting ist eine der wichtigsten Zukunftstechnologien im Bereich der Medizin. Anwendungsgebiete liegen vor allem in der Medikamentenentwicklung und Biomedizintechnik, aber auch in der regenerativen Medizin. Bis zum Einsatz im stark regulierten Umfeld in Klinik und pharmazeutischer Industrie ist es aber noch ein weiter Weg.

Frau Prof. Schenke-Layland, Institutsleiterin des Naturwissenschaftlichen und Medizinischen Instituts NMI, betonte bei ihrer Begrüßung, wie wichtig gerade der Austausch in diesem noch recht jungen aber stark wachsenden Forschungsbereich ist.

Zu den Referentinnen und Referenten des Workshops zählten sowohl Vertreter von Forschungseinrichtungen und Universitäten als auch von hoch spezialisierten Unternehmen wie der Plasmatreat, Cellendes und der Firma regenHU aus der Schweiz.

Funktionalisierte Hydrogele für das Bioprinting

Hydrogele sind ein Bestandteil von Biotinten, die im Bioprinting verwendet werden. Sie haben die Eigenschaft und Funktion, den eingebetteten Zellen ähnlich der extrazellulären Matrix eine physiologische Umgebung zu bieten. Gleichzeitig schützen sie die Zellen während des Druckvorgangs vor zu starkem Scherstress, der die Zellen schädigen kann. Damit die gedruckte Biotinte nicht unkontrolliert wie ein weicher Pudding davonläuft, sondern ihre gewünschte Form beibehält, enthalten diese Hydrogele sogenannte Crosslinker, welche die Polymerisation des Hydrogels ermöglichen. Die Induktion des Polymerisationsprozesses kann hierbei z. B. durch Chemikalien, UV–Licht, aber auch deutlich zellschonender durch sichtbares Licht erfolgen. Solche neuartigen Hydrogele werden im Rahmen des vom BMBF geförderten Projektes 3D-Bio-Net entwickelt.

Frau Dr. Angres  stellte die Cellendes-Materialpalette aus funktionalisierten Materialien und Reagenzien vor, die nach dem Baukastenprinzip kombiniert und für 3D-Zellkulturen verwendet werden kann. Eine Möglichkeit, Hydrogele zellverträglicher zu machen stellte Herr Prof. Schmitt-John von Plasmatreat vor: Mittels Plasmabehandlung können beispielsweise die Biokompatibilität von Hydrogelen deutlich verbessert, aber auch Materialien einfach, schnell und vor allem sehr materialschonend sterilisiert werden.

Erfolgreiches 3D-Bio-Net-Projekt präsentiert seine Ergebnisse

Herr Dr. Peter Koltay, Sprecher des 3D-Bio-Net-Konsortiums, präsentierte die neuesten Ergebnisse aus dem Projekt: Nach nur zwei Jahren Laufzeit wurden bereits hervorragende Ergebnisse erreicht. So sind aktuell zwei von der Firma Biofluidix entwickelte Bioprinter bei den Partnern im Einsatz. Neuartige Hydrogele mit selbstheilenden Eigenschaften, die von den Partnern eingesetzt werden, sind ein weiteres Projekthighlight. Wichtige Fortschritte und Meilensteine wurden darüber hinaus in den Beispielapplikationen „Organ-on-Chip“ und „Knochen- und Knorpelersatz“ erzielt.

Einheitliche Standards sind gefragt

Durch das hochkomplexe Verfahren bei der Herstellung von 3D-gedruckten Geweben, der Vielzahl an verwendeten Materialien und Zellen, aber auch der Anforderungen an Hard- und Software im regulierten Umfeld ergibt sich eine Vielzahl an Herausforderungen. Damit das 3D-Bioprinting in Zukunft verlässlich und reproduzierbar in der pharmazeutischen Industrie, der Klinik oder in der regenerativen Medizin zur Anwendung kommen kann, bedarf es verbindlicher Standards. Das Projekt SOP-Bioprint, das von Frau Dr. Hartmann, Bereichsleiterin Biomedizin und Materialwissenschaften vom NMI vorgestellt wurde, adressiert eben diese Herausforderungen.

Rege Diskussionen an den Thementischen

An den Thementischen wurden die Herausforderungen aber auch mögliche Lösungsansätze in den Bereichen „Funktionalisierte Materialien“ und „Optische Nachweisverfahren“ diskutiert und weiter vertieft. Die Teilnehmenden waren sich darin einig, dass eine umfassende Charakterisierung der chemischen und biologischen Eigenschaften der verwendeten Materialien entscheidend ist. Nur so kann anhand einer Matrix entschieden werden, welche Produkte für welche Anwendungen geeignet sind.

Optische Nachweisverfahren bieten, auch mit Blick auf die bereits erwähnte Qualitätssicherung, einen wichtigen Ansatz. Besonders attraktiv sind zerstörungsfreie Verfahren, die bereits mit geringer Strahlung die optische Darstellung des gedruckten Produktes ermöglichen. Ein solches bildgebendes Verfahren ist die Optische Kohärenztomografie (OCT), die insbesondere für organisches Gewebe geeignet ist, da sie schonend und nichtinvasiv funktioniert und mikrometergenau auflöst. Diese und weitere Verfahren wurden an den Thementischen weiter vertieft.

KMU und Forschungseinrichtungen arbeiten Hand in Hand zusammen

Der Workshop spiegelt erneut das große Interesse an dem noch jungen Forschungsgebiet wider und den Wunsch der Teilnehmenden, sich weiter zu vernetzen und in neuen Projekten zusammenzuarbeiten. Am Ende des Tages wurden bereits die nächsten Projektideen konkretisiert. Wir halten Sie auf dem Laufenden.

Weitere Informationen:

Das Projekt 3D-Bio-Net wird im Rahmen des Programms KMU-NetC vom BMBF gefördert (FKZ 03VNE1034D).

3D-Bio-Net Website