Bioprinting und Soft Matter

Bioprinting ist ein innovatives Fertigungsverfahren, bei dem lebende Zellen, Biomaterialien und bioaktive Substanzen schichtweise zu dreidimensionalen Gewebestrukturen aufgebaut werden. Die Technologie verbindet Prinzipien der additiven Fertigung mit der Zellbiologie und eröffnet neue Möglichkeiten in der regenerativen Medizin, der Wirkstoffentwicklung und der personalisierten Therapie. Als eines der vielversprechendsten Felder der Biomedizintechnik hat Bioprinting das Potenzial, die kardiovaskuläre Medizin und präklinische Forschung grundlegend zu verändern. Die Herausforderungen – von der Zellviabilität über die mechanische Belastbarkeit bis hin zur Funktionalität vaskulärer Strukturen – erfordern interdisziplinäre Forschungsansätze an der Schnittstelle von Ingenieurwissenschaften, Biologie und Medizin. An unserem Institut entwickeln wir biogedruckte In-vitro-Modelle kardiovaskulärer Gewebe und Blutgefäße, zum Beispiel im Rahmen des Projekts GRACE und die notwendige Instrumentierung, um physiologisch relevante Testplattformen für die Wirkstoffforschung und Krankheitsmodellierung bereitzustellen.

Im Bereich Soft Matter werden weiche, gelartige Materialien genutzt, um realistische in-vitro-Trainingsmodelle für medizinische Anwendungen herzustellen. Ein Beispiel hierfür ist das Projekt VENTRISIM, welches ein wiederverwendbares Trainingsphantom für die Ventrikelpunktion im Gehirn entwickelt – einen häufigen neurochirurgischen Notfalleingriff, der hohe Präzision erfordert. Das Phantom kombiniert ein anatomisch korrektes Kopfmodell mit einer mehrschichtigen, haptisch authentischen Gewebestruktur und einem integrierten Feedback-System, das die korrekte Katheterplatzierung anzeigt. So entsteht ein praxisnahes, objektiv bewertbares Trainingswerkzeug, das in Zusammenarbeit mit dem UKSH die Ausbildung verbessert und die Patientensicherheit erhöht. Auf Nachfrage können Modelle für weitere Anwendungsfälle entwickelt werden, zum Beispiel in der Biofluidik oder im Bereich Training.