Wie man mit Biotinte und einem 3-D-Drucker Tierversuche vermeidet

Jedes Jahr sterben weltweit 100 bis 300 Millionen Wirbeltiere in Tierversuchen. Vor allem Mäuse und Ratten, aber auch Kaninchen und Hunde werden für die Entwicklung neuer Medikamente oder Therapien eingesetzt. Anschließend tötet man sie, um sie zu untersuchen.

Zellkultur statt Tierversuche 1

Viele Tierversuche könnten eingespart werden, würden die notwendigen Prüfungen an Zell- oder Gewebekulturen durchgeführt.

Forscher des Fraunhofer Instituts für Grenzflächen und Bioverfahrenstechnik arbeiten an Biotinten, um solche tierischen oder menschliche Gewebestrukturen einfach auszudrucken.

Biotinte: Gelatine und lebenden Zellen

Die Biotinten bestehen hauptsächlich aus einer flüssigen Trägersubstanz – in diesem Fall Gelatine. Normalerweise ist Gelatine ein Gel – das nicht druckbar ist. Um die Gelatine fit zu machen für den Druck, muss ihr Gelierverhalten chemisch angepasst werden, damit sie während des Druckvorgangs auch flüssig bleibt. Und sie muss verträglich sein mit den lebenden Zellen, die später hinzugefügt werden.

Die chemische Modifizierung der Gelatine können die Forscher so steuern, dass die daraus entstehenden Gele unterschiedliche Festigkeit und Quellbarkeit besitzen. Damit lassen sich die Eigenschaften von natürlichen Geweben nachbilden – von festem Knorpel- bis hin zu weichem Fettgewebe.

Beheizbare Drucker

Die Drucker in den Stuttgarter Laboren haben viel gemeinsam mit herkömmlichen Bürodruckern: Tintenreservoir, Düsen – alles wie man es kennt. Dennoch gibt es wichtige Unterschiede, wie Kirsten Borchers, Leiterin des Institut für Grenzflächenverfahrenstechnik und Plasmatechnologie erklärt: „Es gibt eine Heizung, die die Tinte temperiert, es ist eventuell noch eine UV Lampe integriert, um die Tinten zu härten und vernetzen zu können“.

Zellkultur statt TierversucheVermischt man die Gelatine jetzt zum Beispiel mit lebenden Blutgefäßzellen, ist die Biotinte fertig und einsatzbereit. Die ausgedruckten Zellen sollen später zum Bespiel Blutgefäße bilden, die das umliegende Gewebe mit Nährstoffen versorgen. Langfristig wollen die Forscher auch Knorpel und Knochen aufbauen, die einen komplexen schichtweisen Aufbau aufweisen.

Komplexe Gewebestrukturen drucken

Die größte Herausforderung zurzeit: Ein funktionierendes dreidimensionales Druckverfahren zu entwickeln, das die Gelatine samt Körper-Zellen in mehreren Schichten übereinander aufbringen kann. Wenn die Gelatine später wieder härtet, können sich komplexe Gewebestrukturen ausbilden, auch dank der Selbstorganisation der Zellen. Langfristig könnten so viele Tierversuche überflüssig werden.

Links / Quellen

Bio-Tinte kann Knorpelgewebe in Schichten „drucken“

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