Entwicklung einer additiven Fertigungstechnologie für faserbasierte Zellträgerstrukturen in der Regeneration komplexer Gewebedefekte
Ronny Brünler
Die Life Sciences gehören zu den zentralen Technologien des 21. Jahrhunderts.
Implantate und Organersatz zur Unterstützung und Wiederherstellung
von Geweben sowie Gewebe- und Körperfunktionen haben
im Hinblick auf den demographischen Wandel und die wachsende
Bevölkerung eine immense gesellschaftliche und wirtschaftliche
Bedeutung. Einen besonders interdisziplinären und vielversprechenden
Bereich stellt hierbei das Tissue Engineering dar.
Es wurde eine neuartige faserbasierte additive Fertigungstechnologie
entwickelt, die die Realisierung von neuartigen Zellträgerstrukturen zur
Züchtung dreidimensionaler biologischer Gewebe im Tissue Engineering
ermöglicht. Eine Vielzahl an Simulationsalgorithmen, Softwaretools,
steuerungstechnischen, technologischen sowie konstruktiven Lösungen
ermöglicht die vollautomatische Fertigung hochkomplexer gewebespezifischer
Implantatdesigns. Sowohl die präzise und simulationsgestützte
Einstellung von Porengrößen zur Anpassung auf spezifische Zell- und
Gewebetypen als auch gewebe- und patientenindividuelle Geometrien,
Material- und Strukturgradierungen werden ermöglicht.
Auf Grundlage des Biopolymers Chitosan wurden Zellträgerstrukturen
für die Knochenregeneration entwickelt und anhand umfangreicher
Studien untersucht. Knochenaufbauende, knochenabbauende und
gefäßbildende Zellen bzw. deren Vorläufer wachsen in die faserbasierten
Strukturen ein, differenzieren und bilden ihren jeweiligen Phänotyp aus.
Im Ergebnis steht eine Auslegungs- und Fertigungsplattform bereit, die
es ermöglicht maßgeschneiderte und auf den Patienten bzw. den Defekt
individuell angepasste faserbasierte Zellträgerstrukturen zu realisieren,
die zur Erzeugung von biologischen Geweben im Tissue Engineering
hervorragend geeignet sind.
