Wie Kaltplasma 3D-gedruckte PCL-Gerüste für die Gewebezüchtung funktionalisiert
Die Kombination aus additiver Fertigung und Plasmatechnologie eröffnet neue Wege in der regenerativen Medizin und im Tissue Engineering (Gewebezüchtung / Gewebetechnik). Ein besonders innovativer Ansatz ist die Kaltplasma-Oberflächenmodifizierung von 3D-gedruckten Polycaprolacton(PCL)-Gerüsten, wie sie aktuell am Cabral-Labor der University of Otago (Neuseeland) erforscht wird.
3D-gedruckte PCL-Gerüste im Tissue Engineering (Gewebezüchtung)
Polycaprolacton (PCL) ist ein biologisch abbaubarer, thermoplastischer Polyester, der sich aufgrund seiner mechanischen Stabilität, thermoplastischen Verarbeitbarkeit und Biokompatibilität hervorragend für Anwendungen im Tissue Engineering eignet. Mittels Schmelzextrusion lassen sich 3D-Gerüste herstellen, die als temporäre Stützstrukturen für Zellen dienen und das Wachstum neuen Gewebes ermöglichen.
Ein zentrales Problem von PCL besteht jedoch in seiner hydrophoben Oberfläche, die die Zelladhäsion und -proliferation einschränken kann. Genau hier setzt die Plasma-Oberflächenbehandlung an.
Kaltplasma als Schlüssel zur verbesserten Zelladhäsion
Um die biologische Funktionalität der PCL-Gerüste gezielt zu verbessern, werden diese einer Kaltplasma-Oberflächenmodifizierung unterzogen. Dabei kommt der PiezoBrush PZ3-i von relyon plasma zum Einsatz, der direkt in das Robotersystem des GeSiM BioScaffolder 3.1 integriert ist.
Das atmosphärische Kaltplasma aktiviert die Materialoberfläche. Durch die Einführung polarer funktioneller Gruppen steigt die Oberflächenenergie. Dies führt zu einer signifikanten Verbesserung der Zelladhäsion und ermöglicht den Zellen eine bessere Bindung an der Oberfläche. Mit diesem Prozess werden die entscheidenden Faktoren für anspruchsvolle Anwendungen in der Gewebezüchtung und der regenerativen Forschung geschaffen.
Forschung an der University of Otago – das Cabral-Labor
Die Arbeiten werden unter der Leitung von Associate Professor Dr. Jaydee Cabral (PhD, MRSNZ) durchgeführt. Der wissenschaftliche Fokus des Cabral-Labors liegt auf der Entwicklung innovativer Biomaterialien, Gewebezüchtung und regenerativer Medizin.
Einzigartige Biofabrikationsplattform in Neuseeland
Das Cabral-Labor verfügt über eine herausragende technologische Ausstattung: Es beherbergt den GeSiM BioScaffolder 3.1. Dieses 4-achsige, modulare 3D-Biodrucksystem vereint mehrere Schlüsseltechnologien in einer Plattform:
- Schmelze-Elektroschreiben (Melt Electrowriting)
- Koaxialer 3D-Biodruck
- Piezoelektrische Technologie
- Integrierte Kaltplasma-Oberflächenmodifizierung (relyon plasma PiezoBrush PZ3-i)
Diese Kombination ermöglicht die Herstellung maßgeschneiderter, funktionalisierter 3D-Gerüste in einem durchgängigen Prozess und eröffnet neue Möglichkeiten für die Entwicklung komplexer, biologisch aktiver Strukturen.
Fazit
Die Arbeiten der University of Otago zeigen eindrucksvoll, wie interdisziplinäre Technologien – insbesondere die Kombination aus 3D-Biodruck und relyon plasma Kaltplasma-Technologie – die nächste Generation biomedizinischer Implantate und funktionaler Gewebekonstrukte ermöglichen und gezielt zur Verbesserung der Zell-Material-Interaktion beitragen.
