Informationen für
 

Aufbau eines vaskularisierten Knochengewebs-Äquivalents mittels Bioprinting-Technologien

Aufbau dreidimensionaler,
zellhaltiger Gelkonstrukte
mittels Bioprinting.

Tissue Engineering - der Aufbau von Gewebeäquivalenten unter Einsatz von lebenden Zellen und geeigneten Trägermaterialien - stellt einen zukunftsträchtigen Forschungszweig dar, nicht nur aufgrund der Hoffnung, dem Mangel an transplantationsfähigen Geweben und Organen entgegenwirken zu können, sondern auch aufgrund der Nutzbarkeit dieser Gewebekonstrukte als Testsysteme in der pharmakologischen und medizinischen Forschung. Eine fundamentale Herausforderung beim Aufbau dieser dreidimensionalen Konstrukte, welche momentan den Aufbau komplexerer Gewebe verhindert, ist das Einbringen eines Blutgefäßsystems, welches die Zellen des Gewebes mit Nährstoffen und Sauerstoff versorgt. Zudem ist es mit den derzeitig angewandten Methoden schwierig, die komplexen Strukturen des natürlichen Gewebes nachzubilden.

Beiden Herausforderungen soll im vorliegenden Forschungsvorhaben begegnet werden, indem ein vaskularisiertes Knochengewebsäquivalent mittels eines additiven Fertigungsverfahrens aufgebaut wird. Die Technologie des Bioprintings erlaubt hierbei die gezielte Positionierung spezifisch auf die jeweilige Gewebsstruktur abgestimmter Matrixmaterialien und Zelltypen, sodass die Bedingungen für die Entstehung von sowohl Knochengewebe, als auch eines Blutgefäßsystems geschaffen werden können. Im Mittelpunkt des Vorhabens steht hierbei die Entwicklung verschiedener Biotinten, welche zwei Hauptvoraussetzungen erfüllen müssen: Einerseits sollten sie mit der gewählten Printing-Technologie verdruckbar sein, und andererseits zu einem Hydrogel vernetzt werden können, welches den enthaltenen Stammzellen die notwendigen Signale für die Differenzierung in knochen- oder gefäßbildende Zellen liefert. Hier spielen die Festigkeit der Hydrogele, sowie das Vorhandensein spezifischer Matrixproteine und anorganischer Komponenten eine wichtige Rolle, die schlussendlich die Entstehung eines knochenähnlichen Gewebes, welches von den Zellen selbst durch Kollagen- und Calciumablagerungen sowie die Bildung von Blutgefäßen aufgebaut wird, ermöglichen soll.