Cuvillier Verlag Entwicklung, Charakterisierung und Anwendung eines laserbasierten Drucksystems für lebende Zellen

Mit der Herstellung von autologem Gewebeersatz und vollständigen Organen aus patienteneigenen Zellen wird die Hoffnung verbunden, Leiden therapieren zu können, die derzeitig noch unheilbar sind. Allerdings macht die Komplexität von natürlichen Geweben es notwendig, neue technische Methoden zu entwickeln, die eine naturgetreue 3D Kopie der Gewebestörung des Patienten herstellen können. Eine viel versprechende Lösungsmöglichkeit dieses Problems ist die Weiterentwicklung von 3D-Drucktechniken für die Herstellung von autologem Gewebeersatz und lebenden Organen. Für dieses Anwendungsgebiet wurden in den letzten Jahren viele unterschiedliche Drucktechniken adaptiert, unter anderem ein direktes Laserschreibverfahren, das auf dem Laser-induzierten Vorwärtstransfer (LIFT) basiert. Hierbei funktioniert der eigentliche Materialübertrag im Gegensatz zu anderen Drucktechniken düsenfrei, da das Zell-Fluid-Volumen direkt aus einer flüssigen Schicht ausgetrieben wird. Das Zell-Fluid-Gemisch wird dafür vor dem Druckprozess als homogener Film auf einem beschichteten Glasträger aufgetragen, dem sogenannten Donor. Dieser wird planparallel zu einem weiterem Glasträger (Kollektor) befestigt. Für den Übertrag des Zell-Fluides wird ein geringer Bereich der Absorptionsschicht durch den einfallenden Laserpuls verdampft, dadurch bildet sich eine Dampfblase aus, die die Zellfluidschicht lokal ausbeult und beschleunigt. Das Kollabieren der Dampfblase mündet in der Ausbildung eines Fluidjets, der das Zellfluid vom Donor zum Kollektor “fliessen“ lässt. Durch den Einsatz von biologischen Fluiden, die in einen gelartigen Zustand mittels geeigneter chemischer oder physikalische Wechselwirkung überführt werden können, sind auch komplexe 3D Zell-Geometrien mit dieser Technik realisierbar. Diese Arbeit präsentiert die Ergebnisse der Adaptierung der fundamentalen LIFT-Technik für den Zelldruck und die Untersuchung verschiedener Einsatzgebiete dieses Drucksystems. Da wenig über den eigentlichen Übertragu