Design von Thiomeren für den In-Situ 3D Biodruck

Das In-situ-3D-Bioprinting revolutioniert die Gewebetechnik und bietet einen bahnbrechenden Ansatz zur Reparatur und Regeneration geschädigter Gewebe direkt an der Verletzungsstelle. Durch die bedarfsgerechte Herstellung komplexer Gewebestrukturen eröffnet diese Technologie vielversprechende Perspektiven für personalisierte, zeitnahe medizinische Interventionen. Der Weg von der Laborforschung zur klinischen Anwendung bringt jedoch erhebliche Herausforderungen mit sich insbesondere in Bezug auf Gewebeadhäsion, Biokompatibilität und strukturelle Integrität unter realen Bedingungen. Im Zentrum dieser Innovation steht die Entwicklung von Bioinks spezialisierten Materialien, die die Zellvitalität und Gewebeentwicklung unterstützen. Unter diesen stechen Hydrogele hervor, da sie die extrazelluläre Matrix (ECM) besonders gut nachbilden können. In diesem wegweisenden Projekt konzentriert sich das Forschungsteam auf eine besonders vielversprechende Klasse von Hydrogelen auf Basis thiolierter Polymere sogenannte Thiomere. Diese Materialien können Disulfidbrücken mit Gewebeoberflächen bilden und bieten dadurch ein hohes Adhäsionspotenzial. Eine zentrale Herausforderung bleibt jedoch bestehen: Eine stabile und dauerhafte Haftung auf Geweben zu erreichen, die sich ständig bewegen etwa Herzmuskel, Speiseröhre, gastrointestinale Mukosa oder Lungengewebe. Um diese Lücke zu schließen, verfolgt das Projekt das Ziel, nächste Generationen thiolierter Polysaccharid-basierter Bioinks zu entwickeln, die speziell für eine starke Haftung in dynamischen biologischen Umgebungen konzipiert sind. Unter der Leitung von Professor Andreas Bernkop-Schnürch verfolgt das Forschungsteam eine zweigleisige Strategie. Einerseits werden interpenetrierende Polymernetzwerke entworfen, um die Verankerung am Gewebe zu verbessern. Andererseits werden gezielte Gewebevorbehandlungen untersucht, die die Adhäsion zwischen Bioink und Gewebeoberfläche optimieren. Es handelt sich hierbei um die erste Studie, die sich gezielt mit der Verbesserung der Adhäsionseigenschaften von Bioinks für das In-situ-Bioprinting auf bewegten Geweben befasst ein bedeutender Meilenstein im Bereich der regenerativen Medizin. Das Projekt umfasst: (i) die Entwicklung neuartiger Thiomere und Vernetzer, (ii) die Identifikation geeigneter Gewebevorbehandlungen und (iii) die Etablierung neuer Testmethoden zur Analyse der Adhäsion unter dynamischen Bedingungen. Mit diesem innovativen Ansatz soll die klinische Umsetzung des In-situ-3D-Bioprintings maßgeblich vorangetrieben werden und damit der Weg bereitet werden für hochindividuelle, patientenspezifische Lösungen zur Gewebereparatur und -regeneration, selbst in den herausforderndsten und dynamischsten Gewebeumgebungen.