3D-gedruckte Biomaterialien für die Medizin der Zukunft

Organe, Blutgefäße oder Haut aus dem 3D-Drucker sind bei der Forschung und Entwicklung von Biomaterialien längst keine abwegige Zukunftsvision mehr. „Unsere Biomaterialien kombinieren rein synthetische mit natürlichen Materialien. Unser Ziel ist, in 3D-Druck-Verfahren mit lebendem biologischem Material beispielsweise neue Organtransplantate herzustellen“, sagt Ute Schepers, Leiterin der Abteilung für Chemische Biologie am KIT. Biomaterialien sind in der Regel künstliche Materialien, die sich beispielsweise in der Medizin einsetzen lassen und mit körpereigenem Gewebe in Kontakt kommen. Ihre Vielfalt spiegelt sich schon heute in vielen Anwendungen wider – als Titaneinsatz in Knochen, in Zahnimplantaten, als Wundkleber oder als Hauttransplantate. Die aktuelle Forschung zum Einsatz und der Weiterentwicklung von Biomaterialien soll künftig auch dazu beitragen, Tierversuche in den Gesundheitstechnologien und in der Medizin abzuschaffen.

Schepers forscht zum Transport von Wirkstoffen in Organen und hat mit ihrer Forschungsgruppe Organs-on-a-Chip entwickelt, also miniaturisierte Organe aus dem 3D-Drucker. „Wir schauen, wie die Wirkstoffe, die möglicherweise für Arzneimittel infrage kommen, mit Transportmolekülen in die Organe gelangen. So tragen wir dazu bei, Medikamententests sicherer zu machen“, erklärt die Forscherin. Davon ausgehend beschäftigen sich Schepers und ihr Team auch mit Biomaterialien.

„Für den 3D-Druck von Zellen, etwa für Gewebe oder Organe, benötigen wir neuartige Biomaterialien. Diese dienen als Gerüst, in dem die Zellen dreidimensional wachsen können“, erklärt die Forscherin. Dabei besteht die Herausforderung darin, synthetische Materialien zu schaffen, die der Natur möglichst ähnlich sind. Um sie biokompatibel zu machen, das heißt mit lebendem Zellgewebe zusammenbringen zu können, arbeitet das Team an neuen Stützmaterialien, die neben den synthetischen Materialien auch einen Anteil natürlicher Materialien enthalten. „Wenn diese lebenden Zellen mit dem Biomaterial gemischt und dann gedruckt werden, können sie sich entsprechend organisieren. Mit einer gewissen chemischen Stimulation formen sich daraus bestimmte Gewebe wie Retina, Leber oder Herz.“.

Die von ihr entwickelte Organ-on-a-Chip-Technologie hat die Forscherin patentieren lassen und ist Mitgründerin von vasQlab, einer Ausgründung aus dem KIT, die bereits mehrfach mit Innovationspreisen ausgezeichnet wurde. Auch hier widmet sich Schepers der Forschung für eine tierversuchsfreie Zukunft und der Zulassung neuer Medikamente.

Interview mit Ute Schepers innerhalb der Reihe „KIT. Ort der Zukunft. Seit 1825“

Campus Report mit Prof. Ute Schepers

Der Presseservice des KIT stellt gerne den Kontakt zwischen den Medien und Prof. Ute Schepers her.

Fotonachweis:
Forschungsfoto: Marus Breig, KIT
Porträt Prof. Ute Schepers: Markus Breig, KIT