Wenn menschliches Gewebe beschädigt wird, steht die Medizin vor großen Herausforderungen, um seine Funktion wiederherzustellen. Meist sind mehrere Operationen notwendig, um das geschädigte Gewebe temporär mit seinen vollständigen Funktionen wiederherzustellen.
Ein interdisziplinäres Team vom DWI – Leibniz-Institut für Interaktive Materialien und der RWTH Aachen will jetzt im Projekt “TriggerINK” eine Alternativtechnologie für den Ersatz von Gewebe entwickeln. Dabei soll das innovative Prinzip des 4D-Drucks zur Anwendung kommen, wofür eine spezielle Bio-Tinte entwickelt werden soll. Der 4D-Druck ist eine Weiterentwicklung der 3D-Drucktechnologie zu der zusätzlich der Faktor Zeit berücksichtigt wird: “Wir bauen spezielle Komponenten in die Tinte ein, die zu ganz bestimmten Zeiten auf äußere Reize reagieren. So lässt sich das gedruckte Material – also in dem Beispiel der Würfel – mit Licht bewegen oder bioaktive Komponenten können bei Bedarf mit Ultraschall freigesetzt werden“, erklärt Laura De Laporte, Professorin für Advanced Materials and Biomedicine am DWI und Projektleiterin.
Zur Erprobung der Technologie haben die Forschenden Knorpel im Kniegelenk ausgewählt. Das beschädigte Gewebe soll mittels direkten Drucks in die Wunde ersetzt werden. Dabei stehen die Forschenden vor einigen Herausforderungen, äußert sich Chemie-Ingenieur Matthias Wessling dazu: “Beispielsweise muss das gedruckte Material einen sehr bestimmten, zum natürlichen Pendant vergleichbaren Aufbau haben. Es enthält daher Poren und orientierte Mikrostrukturen, welche das Wachstum von körpereigenen Zellen in das Gewebe fördern und es damit seine ursprüngliche Funktion wieder erfüllen kann. Im Fall des Kniegelenks muss es z. B. Druck- oder Reibungsbelastung standhalten.“
Interdisziplinäres Team soll zum Erfolg führen
Beim Projekt “TriggerINK” vereinen vier führende Experten ihres jeweiligen Feldes ihre Kompetenzen. Das Team besteht aus Prof. Dr. Laura De Laporte (Entwicklung von biomedizinischen Materialien), Prof. Stefan Hecht (3D-Druck durch Licht), Prof. Dr. Andreas Herrmann (Wirkstoff-Freisetzung durch Ultraschall) und Prof. Dr. Matthias Wessling (chemische Verfahrenstechnik). Da das Team die Entwicklung eines Medizinproduktes anstrebt, beraten sie sich mit Kolleg*innen aus der Medizin und der molekularen Zellbiologie. Die Werner Siemens-Stiftung fördert das Projekt über 5 Jahre mit rund 10 Millionen Euro.
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