Herz oder Niere aus dem 3D-Drucker? Fraunhofer-Institute entwickelt Bio-Drucktinten

Im Projekt namens PhysioINK entwickeln die Forscher des Fraunhofer Instituts neue „Bio-Tinten“ aus Kollagen und Elastin – also aus genau den Strukturproteinen, aus denen menschliches Gewebe zu großen Teilen besteht. Bei der Entwicklung dieser „Bio-Tinten“ gilt es folgende Probleme zu lösen:

• Die Tinten müssen flüssig genug zum Drucken sein.
• Nach dem Drucken müssen sie aber wieder eine natürliche, faserartige Gewebestruktur bilden.
• Gleichzeitig müssen die darin eingebrachten lebenden Zellen überleben.

Und um genau diese Probleme zu adressieren, haben die Wissenschaftler einen Mechanismus entwickelt, bei dem Cellulose-Sulfat die Kollagenmoleküle zunächst stabilisiert, wodurch sie erst einmal überhaupt druckbar sind. Danach wird über eine Temperaturänderung die natürliche Selbstorganisation des Kollagens wieder ausgelöst.

Bislang wurden für diese Idee wohl eher synthetische oder chemisch stark veränderte Materialien verwendet. Die Mitarbeiter des PhysioINK-Projektes setzen hingegen auf physiologisches Material aus Proteinen, aus dem auch echte Organe bestehen.

Dabei spielt die Temperatur sowie ein etwas höherer Kollagenanteil eine entscheidende Rolle damit die organische Tinte stabil bleibt und nicht geliert. Ein erster Erfolg sind daraus 3D-gedruckte Hautgewebemodelle.

Mit dem Projekt soll langfristig eine Alternative zu den seltenen Spenderorganen geschaffen werden. Jährlich stehen 8.000 Menschen auf der Warteliste für ein Spenderorgan, etwa 10 Prozent warten vergeblich und können aufgrund der Knappheit nicht mehr gerettet werden. Der 3D-Druck von Organen soll diesem Problem begegnen. Das Ziel sind voll funktionsfähige Implantate aus dem Druck. Das Projekt läuft noch bis Januar 2028.