Komponente für Biotinte 03.02.2015, 06:55 Uhr

Spinnenseide eignet sich zum 3D-Druck von Herzmuskelgewebe

Spinnenseide ist ein ideales Material zur Herstellung von Biotinte. Diese benötigen Forscher für den 3D-Druck von Herzmuskelgewebe. Die Seide löst keine Immunreaktionen aus und hat keine zelltoxischen Wirkungen. 

Spinnenseide ist eine hervorragende Komponente für Biotinte: Die Moleküle lagern nach dem 3D-Druck blitzschnell ihre Struktur um, sodass das die gelförmige Tinte schnell fest wird.

Spinnenseide ist eine hervorragende Komponente für Biotinte: Die Moleküle lagern nach dem 3D-Druck blitzschnell ihre Struktur um, sodass das die gelförmige Tinte schnell fest wird.

Foto: dpa/Frank Rumpenhorst

Forscher aus Bayreuth und Würzburg haben jetzt die Spinnenseide als neues Material zur Herstellung von Biotinte entdeckt und damit einen Durchbruch im Forschungsgebiet Biofabrikation geschafft. Werden in einem Gel Spinnenseidenmoleküle mit lebenden Zellen gemischt, kann es durch den Druckkopf eines 3D-Druckers fließen und feinste Strukturen auf eine Oberfläche auftragen.

Zellstrukturen aus dem 3D-Drucker ersetzen kaputtes Herzmuskelgewebe

„Die bisher erzielten Forschungsergebnisse machen uns deshalb zuversichtlich, dass sich durch den Einsatz von Spinnenseide als Biotinte langfristig völlig neue Perspektiven für die regenerative Medizin erschließen“, erklärt Prof. Thomas Scheibel von der Universität Bayreuth. „Es wäre beispielsweise möglich, Zellstrukturen zu züchten, die funktionsunfähiges Herzmuskelgewebe ersetzen. Und auch im Hinblick auf die Reparatur zerstörter Nervenbahnen oder Hautpartien zeichnen sich hochinteressante Möglichkeiten ab, die wir in unseren Forschungsarbeiten zur Biofabrikation weiter ausloten wollen.“

Dieses Ohr hat ein 3D-Drucker mit Biotinte gedruckt. Die Tinte besteht aus lebenden Zellen und Spinnenseidenmolekülen. 

Dieses Ohr hat ein 3D-Drucker mit Biotinte gedruckt. Die Tinte besteht aus lebenden Zellen und Spinnenseidenmolekülen. 

Foto: Universität Bayreuth

Sobald das Gel aufgetragen wird, wechselt es sofort in einen festen Zustand. Der Grund für diesen blitzschnellen Wechsel von flüssig zu fest: Die Spinnenseidenmoleküle lagern sich in ihrer Struktur um – ein Mechanismus, den die Spinne auch bei der Faserproduktion nutzt. Biotinte auf Basis von Spinnenseide hat zudem eine Reihe anderer vorteilhafter Eigenschaften. Die Seide hat keinerlei zelltoxische Auswirkungen und löst keine Immunreaktionen aus.

Erste Tests waren erfolgreich

Erste Erfolge konnten die Forscher mit lebenden Zellen von Mäusen und Menschen bereits erzielen. „Mit dem neuen 3D-Druckverfahren auf der Basis von Spinnenseide konnten wir das Forschungsfeld um eine vielversprechende Möglichkeit erweitern“, ergänzt Prof. Jürgen Groll von der Universität Würzburg.

Forscher arbeiten weltweit an der Entwicklung gewebeähnlicher Strukturen aus dem 3D-Drucker, um Patienten mit zerstörten Hautpartien und Herzmuskelgewebe neue Regenerationsmöglichkeiten zu bieten. Bisher wurden diese Strukturen in einem sogenannten konsekutiven Verfahren nachgebaut. Dabei wurde ein Gerüst mit lebenden Zellen ausgefüllt. Zwar gab es deutliche Erfolge zu verzeichnen, doch sind sie nur eingeschränkt einsetzbar.

Von Petra Funk

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