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HEAL-X Bioink – Selbstheilende, bioinspirierte Hydrogel-Plattform für das Next Generation 3D-Bioprinting

Aufgrund ihres hohen Wasseranteils und ihrer strukturellen Ähnlichkeit zur nativen Extrazellulärmatrix bieten Hydrogele sehr gute Umgebungsbedingungen für die dreidimensionale Kultur von lebenden Zellen. Beim 3D-Biodruck werden sie mit lebenden Zellen zur sogenannten Biotinte vermischt und schichtweise verdruckt, um eine prä-definierte 3D-Struktur abzubilden. Gerade in diesem Kontext weisen Hydrogele jedoch Schwachstellen auf, die den erfolgreichen Einsatz limitieren. Ziel aktueller Forschung und Entwicklung sind daher neue Materialformulierungen, die das skizzierte Spannungsfeld durchstoßen. Darüber hinaus weisen die heute eingesetzten Hydrogele fast ausschließlich ein statisches quasi kovalentes Vernetzungsverhalten auf. Gerade bei den vielfältig verwendeten Polysaccharid-basierten Materialien verhalten sich die gebildeten, mikroporösen Monomernetzwerke (die an und für sich eine Dynamik zuließen, z.B. Thermoreversibilität) unter den Umgebungsbedingungen der 3D-Zellkultur starr. Diese Rigidität steht im starken Kontrast zur dynamischen Interaktion und Kommunikation zwischen Peptiden, Zellen und der Extrazellulärmatrix, die in natürlichen Organismen beobachtet werden. Eine Umkehr dieses Paradigmas ist ein wesentlicher Meilenstein, um künftig bioinspirierte Strukturen und interaktive Biomaterialien, die mit biologischen Entitäten kommunizieren können, zu realisieren. Vor diesem Hintergrund ist das Gesamtziel des Vorhabens die Ergründung einer selbstheilenden, bioinspirierten Hydrogel-Plattform für das Next-Generation 3D-Bioprinting (NG3B).