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Glanzlicht biomedizinischer Forschung

Zellen fliegen durch den „Kick“ eines Lasers

Die regenerative Medizin basiert auf der Herstellung von künstlichem Gewebe durch eine Kombination von reparativen Zellen und geeigneten, biokompatiblen Materialien. Die große und bisher nicht gelöste Herausforderung für die Herstellung funktionaler Gewebe im Labor liegt in der Nachbildung der komplexen Mikroarchitektur aus verschiedenen Zelltypen und extrazellulären Matrix, die für jedes Gewebe einzigartig ist. Die Zellnische im Sehnengewebe beispielsweise ist charakterisiert durch eine strikt hierarchische Organisation von Kollagen-1-Fasern und eingebetteten Sehnenzellen in hochparallelen Reihen, die die Basis für die einzigartige und anisotrope Gewebemorphologie der Sehne bilden.

In einer bei Advanced Functional Materials veröffentlichten Studie ist es Forschenden der Hochschule München und des Universitätsklinikums Regensburg erstmals gelungen, lebende menschliche Sehnenzellen mit Hilfe eines Ultrakurzpulslasers einzeln und mit einer Genauigkeit von weniger als einem Zelldurchmesser zu drucken. Bei diesem Prozess bekommen die einzelnen Zellen, suspendiert in einer physiologischen Lösung, einen "Kick" von einer durch Laserenergie generierten Blase und fliegen in der Luft bis zu einem Akzeptormaterial, z.B. einem biokompatiblen Hydrogel. Dieses neue Bioprinting-Verfahren eröffnet die Möglichkeit, einzelne menschliche Zellen aus einer komplexen Zellmischung gezielt auszuwählen und präzise auf zwei- oder dreidimensionalen Objekten in den gewünschten, gewebespezifischen Strukturen anzuordnen. Mit dieser Technik lassen sich unter anderem Gewebeersatzmaterialien für betroffene Patienten sowie "Organ-on-Chip" zur Erforschung von Krankheiten und Untersuchung von Medikamenten oder Impfstoffen schnell und präzise herstellen.

Aktuell wird diese Methode vom Team der Forscher und Industrievertreter aus München und Regensburg in ein anwendungsfreundliches System mit einer automatischen Bilderverarbeitung überführt, um sie so einem breiten Anwenderkreis aus der biomedizinischen Forschung und der klinischen Anwendung zugänglich zu machen.

 

Publikation:

Zhang J. , Byers P. , Erben A. , Frank C. , Schulte-Spechtel L. , Heymann M. , Docheva D. , Huber H. , Sudhop S. , Clausen-Schaumann H. "Single Cell Bioprinting with Ultrashort Laser Pulses" Advanced Functional Materials. 2021 Mar 26

doi: https://doi.org/10.1002/adfm.202100066

 

    Kontaktdaten
Dr. Jun Zhang Dr. Jun Zhang
Doktorand des Labors für Experimentelle Unfallchirurgie und Mitarbeiter am Laserzentrum, Fakultät 06, Hochschule für Angewandte Wissenschaften München (Bildquelle: © Manfred Kern, Liedtke & Kern GmbH)
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E-Mail: jun.zhang@hm.edu
Prof. Dr. Denitsa Docheva Prof. Dr. Denitsa Docheva
Leiterin des Labors für Experimentelle Unfallchirurgie
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Telefon: 0941 943-1605
Telefax: 0941 943-1631
E-Mail: denitsa.docheva@ukr.de
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Letzte Aktualisierung: 16.08.2021 | Online-Redaktion
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