RoboGel

Entwicklung eines robotischen Drucksystems zur generativen Fertigung dreidimensionaler Polymer- und Zellkonstrukte

Ziel des vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (BMWi) geförderten Kooperations- vorhabens ist die Entwicklung eines voll- automatisierten 3D-Bioprinters mit dem es möglich ist, lebende Zellen eingebettet in biokompatible Polymere (z. B. Hydrogele) Schicht für Schicht unter Stützflüssigkeit zu drucken. Motivation des F+E-Projektes, welches gemeinsam mit einem Industriepartner bearbeitet wird, ist es, ein marktfähiges Produkt zu generieren. Das Gerät soll aus technischer Sicht mit kommerziell verfügbaren 3D-Druckern vergleichbar sein, jedoch die effiziente Herstellung deutlich größerer Hydrogelstrukturen erlauben.

Bioprinting ist ein spezielles Tissue-Engineering-Verfahren, welches sich des Prinzips des Rapid Prototyping bedient, um dreidimensionale lebende Gewebe zu generieren. Mit Zellen beladene Hydrogele werden gemäß eines Modells Schicht für Schicht aufgetragen. Mit Hilfe des Bioprintings lassen sich prinzipiell auch komplexe 3D-Gewebekonstrukte aus unterschiedlichen Materialien und mit verschiedenen Zelltypen aufbauen. Aufgrund ihrer geringen Festigkeit können mit derzeitig verfügbarer Technik lediglich wenige hundert Mikrometer bis wenige Millimeter hohe Hydrogelstrukturen mit ausreichender Maßhaltigkeit hergestellt werden. Am Lehr- und Forschungsgebiet Zahnärztliche Werkstoffkunde und Biomaterialforschung (ZWBF), Universitätsklinikum RWTH Aachen, ist ein neuartiges, als Patent angemeldetes Verfahren entwickelt worden, bei dem Hydrogele in eine inerte und nicht-mischbare Flüssigkeit hoher Dichte gedruckt werden. Die umgebende Stützflüssigkeit ermöglicht die Herstellung mehrschichtiger Hydrogelstrukturen im Zentimetermaßstab.