Fraunhofer-Verbund Light & Surfaces
Der Bereich der Biofabrikation ist ein stark wachsendes, interdisziplinäres Arbeitsgebiet welches die Erforschung neuer Konzepte und Werkzeuge für biomedizinische Anwendungen, wie spezifische Diagnostiksysteme, pharmazeutische und kosmetische Gewebe- und Organtestmodelle und langfristig künstliche Organe umfasst. Zu diesen Verfahren gehören der 3D-Druck von biokompatiblen Materialien zur Herstellung von Stützstrukturen für künstliche Blutgefäße und Organe sowie das direkte Drucken lebender Zellen. Das Fraunhofer ILT verfolgt hier neue Ansätze zum schnellen Drucken biokompatibler Polymere, die Entwicklung neuer Harzformulierungen ohne toxische Bestandteile sowie Prozesstechniken zum flexiblen Drucken von funktionalen Zellkonstrukten. Durch eine photonische Oberflächenfunktionalisierung lassen sich diese Strukturen lokal so verändern, dass sich z. B. Biomoleküle bevorzugt anlagern. Auf diese Weise können biokompatible Testsysteme für Forschungsanwendungen, für die Pharmazie oder die Kosmetikindustrie realisiert werden.
Die Erforschung von lasergestützten Verfahren zum Selektieren und Verdrucken von Zellen ermöglicht den Aufbau spezifischer Zell-Mikro-Umgebungen für die zellbiologische Forschung und die Verbesserung von Gewebemodellen bis hin zum Drucken künstlicher Organe und Organbestandteile.
Neben diesen drucktechnischen Verfahren der Biofabrikation werden im Fraunhofer-Verbund Light & Surfaces unterschiedliche Verfahren zur Funktionalisierung der Strukturen und Scaffolds entwickelt. Für viele biologische oder medizinische Anwendungen müssen beispielsweise die verschiedenen Oberflächen in einem ersten Schritt modifiziert werden, um dann in einem zweiten Schritt z. B. beschichtet werden zu können. Häufig benötigen medizintechnische und biotechnologische Einwegsysteme biokompatible Oberflächen, um das Zellwachstum auf den Oberflächen zu fördern, es gezielt zu verhindern oder um funktionelle Gruppen für die chemische Ankopplung von Biomolekülen zur Verfügung zu stellen. Die am Fraunhofer IST entwickelten Atmosphärendruck-Plasmaverfahren sind geeignete Werkzeuge, um kosteneffizient eine Modifizierung der Oberfläche zu erreichen. Darüber hinaus können auch die Oberflächen von 3D-Substraten, wie Mikrotiterplatten, PCR-Tubes oder Zellkulturbeutel mithilfe dieser Verfahren in geeigneter Weise verändert werden.