Engineered Living Materials (ELM) sind dynamische, selbst-organisierte und funktionale Materialien, die lebende Zellen integrieren, um auf Umweltreize zu reagieren und sich selbst zu regenerieren. Im Rahmen dieses Projekts sollen E. coli Bakterien in methacryliertes Collagen integriert werden, um stress- und mechano-adaptive Biomaterialien herstellen zu können.

Um die Bakterien in die dafür hergestellten Hydrogele integrieren und verdrucken zu können, muss ein Prozessfenster für methacryliertes Collagen (ColMA) bestimmt werden. Dabei sollen Parameter wie Hydrogel-Konzentration, Vernetzungsdauer und Verdruckbarkeit betrachtet werden. Die Ergebnisse dieser Arbeit sollen zur Entwicklung verdruckbarer Bakterien-Hydrogel-Strukturen verwendet werden.

Die Zwei-Photonen-Stereolithographie ermöglicht die hochpräzise Herstellung komplexer 3D-Strukturen im Mikrometerbereich. Durch den gezielten Einsatz externer Stimuli, wie beispielsweise Temperaturänderungen, können sich diese Strukturen nach dem Druck zeitabhängig verändern.

Die künstliche Züchtung von biologischen Geweben und Organen ist ein seit vielen Jahren verfolgtes Forschungsziel im Bereich der Regenerativen Medizin. Hierbei werden lebende Zellen aus Gewebespenden entnommen, vermehrt und mit sogenannten Gerüstmaterialien und biologischen Faktoren kombiniert. Diese sogenannte Biotinte kann anschließend 3D verdruckt werden, um eine vorgegebene Struktur zu bilden.

Im Rahmen des Projektes soll eine mit Kollagenfasern additivierte Biotinte verdruckt werden. Dies schließt die Integration von lebenden Zellen mit ein, z.B. Muskelzellen oder Nervenzellen. Das gedruckte Modell muss umfassend charakterisiert werden, bspw. Vitalität, Proliferation, Morphologie, Bildung von Muskelfaserbündeln bzw. Neuritenausbildung.