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2013|14 Jahresbericht Fraunhofer IGB

79 Dr. Kirsten Borchers Telefon +49 711 970-4121 kirsten.borchers@igb.fraunhofer.de Kontakt Literatur [1] Hoch, E.; Schuh, C.; Hirth, T.; Tovar, G. E. M.; Borchers, K. (2012) Stiff gelatin hydrogels can be photo-chemically synthe- sized from low viscous gelatin solutions using molecularly func- tionalized gelatin with a high degree of methacrylation, Journal of Materials Science: Materials in Medicine 23: 2607 – 2617 [2] Hoch, E.; Hirth, T.; Tovar, G. E. M.; Borchers, K. (2013) Chemi- cal tailoring of gelatin to adjust its chemical and physical proper- ties for functional bioprinting, Journal of Materials Chemistry B. The Royal Society of Chemistry 1: 5675 – 5685 [3] Engelhardt, S.; Hoch, E.; Borchers, K.; Meyer, W.; Krüger, H.; Tovar, G. E. M.; Gillner, A. (2011) Fabrication of 2D protein mi- crostructures and 3D polymer-protein hybrid microstructures by two-photon polymerization, Biofabrication 3: 025003 Förderung Wir danken der Max-Buchner-Stiftung für die Förderung der For- schungsarbeiten. Um die dargestellten Materialsysteme für das Inkjet-Druckver- fahren verfügbar zu machen, muss das Gelierverhalten und die Viskosität der Biomolekül-Lösungen vor dem Vernetzen gut kontrolliert und gering gehalten werden. Durch eine zweifache Modifizierung der Biomoleküle, einer- seits mit vernetzbaren Gruppen und andererseits mit zusätz- lichen nicht-vernetzenden Einheiten, können am IGB nun so- wohl die Eigenschaften der unvernetzten Lösungen als auch die der resultierenden vernetzten Hydrogele unabhängig voneinander eingesetzt werden. So können Chondrozyten in nicht-gelierenden »Biotinten« mittels Inkjet-Druck auf geeig- nete Substrate aufgedruckt werden [2]. Biomimetische Biomaterialien – ein Modell für die Zukunft Die dargestellten Materialsysteme besitzen damit drei Eigen- schaften, die sie für den Aufbau funktionaler Gewebemodelle besonders qualifizieren: (1) Sie basieren auf den Biomolekülen der natürlichen extrazel- lulären Matrix. (2) Sie können den mechanischen Eigenschaften unterschiedli- cher Gewebe angepasst werden. (3) Sie können mittels additiver digitaler Verfahren wie dem 3D-Druck zu beliebigen Strukturen verarbeitet werden [3]. Damit haben sie ein hohes Potenzial, in Zukunft zum Aufbau von funktionalen Gewebeersatzmaterialien beizutragen. 1 Chemische Derivatisierung von Gelatine mit vernetz­baren Einheiten und Gruppen zur Kontrolle der Viskosität und Gelierkraft. 2 Kovalent vernetzte Gelatine-Hydrogele mit unter­schiedlichen Massenanteilen. Oben: 10 Gew.-%, Mitte: 20 Gew.-%, unten: 30 Gew.-%. 4 5 3 Knorpelzellen mit typischer kugeliger Morphologie in Hybridgelen aus Gelatine und methacryliertem Chondroitinsulfat (unten) und Knorpelzellen mit un­typisch elongierter Morphologie in reinen Gelatine­gelen (oben). 4 Unmodifizierte Gelatine (links) und druckbare Biotinte (rechts). 5 Inkjet-Druck knorpelzellhaltiger Biotinten auf Gelatine-Basis.

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