Das 3D-Bioprinting ermöglicht die Herstellung von präzise kontrollierten 3D-Zellmodellen ^(*) und Gewebekonstrukten, indem anatomisch geformte Substrate mit gewebeähnlicher Komplexität hergestellt werden. Bislang setzte man zur Herstellung z.B. licht- und extrusionsbasierte Bioprinting-Techniken ein. Das Forschungsteam aus Australien stellt nun eine schnelle dreidimensionale (3D) Drucktechnik vor, bei der ein Objekt an der Grenze einer akustisch angetriebenen, eingeschränkten Luft-Flüssigkeits-Grenzfläche erzeugt wird.

Das neue Verfahren nennt sich Dynamic Interface Printing (DIP). Wie bei anderen lichtbasierten Drucktechniken muss zunächst ein digitales 3D-Modell der gewünschten Geometrie in eine Reihe von Bildern übersetzt werden, die nacheinander vom Projektionssystem angezeigt werden. An der Basis eines teilweise eingetauchten Druckkopfes wird eine Luft-Flüssigkeits-Grenze gebildet. Diese Grenze fungiert als Druckschnittstelle, in der strukturierte Projektionen zur lokalen Verfestigung des Photopolymers verwendet werden. Das neue Druckprinzip hat die Fähigkeit, die Druckschnittstelle durch akustische Modulation in Schwingung zu versetzen. Diese Schwingungen können entweder zur Verbesserung des lichtbasierten Druckprozesses oder zur Erweiterung des Musterbildungsgrads für die 3D-Druckkonstruktionen genutzt werden.

Die Technik sei für ein breites Spektrum von Materialien sowie komplizierte Geometrien geeignet, auch solcher, die mit herkömmlichen Schicht-für-Schicht-Methoden nicht gedruckt werden könnten. Die Autorinnen und Autoren gehen davon aus, dass dieser Ansatz von unschätzbarem Wert für Anwendungen sein wird, bei denen ein hochauflösender, skalierbarer Durchsatz und biokompatibler Druck erforderlich ist. Aufgrund seiner schnellen Druckrate und der minimalen Scherung entlang der Luft-Flüssigkeits-Grenzfläche im Vergleich zu anderen sei der DIP für die Erstellung biologischer Modelle von Vorteil, werten die Autorinnen und Autoren. Mit dem DIP konnten sie bereits eine Vielzahl von Objekten in Zentimeterbereich-Größe in wenigen Sekunden herstellen.

Originalartikel:
Vidler, C., Halwes, M., Kolesnik, K. et al. (2024). Dynamic interface printing. Nature 634, 1096–1102. https://doi.org/10.1038/s41586-024-08077-6

Zusätzliche Informationen:
(*) https://www.sigmaaldrich.com/DE/de/technical-documents/technical-article/cell-culture-and-cell-culture-analysis/3d-cell-culture/3d-bioprinting-bioinks?srsltid=AfmBOop9H4JtYy4am8M7Tfv5K9AKWWz7Er5N7-8mkqkGViKOHQOnyAdq