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(Source: Destina - stock.adobe.com)

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Die Zahlen sind beeindruckend: In der Schweiz ereigneten sich vergangenes Jahr gemäss UVG-Statistik 915 000 Unfälle, gemäss BFS waren 340 000 Personen durch Behinderungen stark beeinträchtigt, und über 100 000 Menschen litten an Herz-Kreislauf-Erkrankungen. Darüber hinaus liessen mehr als 100 000 Personen ihr Äusseres durch eine Schönheitsoperation verändern und 1262 Personen warteten auf Organspenden. Knochen, Haut und Organe aus dem 3-D-Drucker wären in vielen Fällen die ideale Lösung für die Heilung verletzter oder den Ersatz fehlender Körperteile. Jennifer A. Lewis, Professorin für "Biologically Inspired Engineering" an der Universität Harward und Pionierin auf diesem Gebiet, will genau dies erreichen. Sie stellt die im Moment zentrale Forschungsfrage, ob es möglich ist, künstlich menschliches Gewebe zu drucken, das dieses Material "…aus Dir für Dich hergestellt ist". Im November 2025 formulierte sie es an einem Vortrag am MIT so: "Das grosse Ziel besteht darin, dieses Gewebe für therapeutische Zwecke und letztlich im Massstab eines ganzen Organs herzustellen."  

Bioprinting-Anwendungen

Die Heilung beschleunigen, Nerven, Knochen, Zähne, Augen und innere Organe oder Teile davon zu erneuern oder zu ersetzen, sind die direkten medizinischen Anwendungen des Bioprinting. Darüber hinaus werden mit biologischen Materialien gedruckte Gewebe, sogenannte Organoide, in der Erforschung neuer Medikamente verwendet. Sie machen Tierversuche überflüssig und beschleunigen die Einführung neuer Heilmittel. Eine weitere Anwendung ist der Transport, die möglichst präzise Anwendung sowie die Steuerung der Dosierung von Medikamenten an eine bestimmte Stelle im menschlichen Körper. 

Printer und Tinte

Die für Bioprinting eingesetzten Maschinen unterscheiden sich von konventionellen 3-D-Druckern, die in der Industrie für den Bau von Modellen, Prototypen oder Kleinse­rien verwendet werden, nur durch den Materialeinsatz. Als Druckmaterial werden sogenannte Biomaterialien verwendet. Es werden medizinische Kunststoffe, Metalle sowie Biotinte in verschiedenster Ausprägung und Kombination eingesetzt. Biotinte ist eine Kombination aus Biomaterial und Zellen. Das Biomaterial ist verantwortlich für das Überleben der Zellen. Also für die Aufnahme von Wasser, die Versorgung mit Sauerstoff und die Sicherstellung der Nährstoffaufnahme. Darüber hinaus ist es abbaubar und beeinflusst den Stoffwechsel nicht. Je nach Anwendung wird es mit Silikon, Keramik oder Zellulose kombiniert. Das Biomaterial bildet die Zellwände für die Zellen der Biotinte. Als Zellen werden Stammzellen, Knorpel-, Knochen-, Muskel- oder Organzellen verwendet. Besonders interessant ist die Verwendung von körpereigenen Zellen eines Patienten, um das Abstossen durch das Immunsystem zu verhindern. 

4-D-Bioprinting

In den letzten zehn Jahren hat sich das Bioprinting stark weiterentwickelt. Auch in der Schweiz entwickelten Forscher des EPFL vor drei Jahren eine Tinte für den Druck von Knochen. Heute gehen Analysten wie Forbes, Gartner oder Precedence Research davon aus, dass der Markt für Bioprinting in Zukunft um mehr als 15 Prozent pro Jahr wachsen wird. 4-D-Bioprinting ist ein zentraler Treiber hinter dieser Entwicklung. Die vierte Dimension ist die Zeit und insbesondere die Fähigkeit eines gedruckten Körperteils, sich zu verändern. Die Veränderung kann durch Licht, Feuchtigkeit, Temperatur, Druck, chemische oder biologische Prozesse gesteuert werden. Das Resultat sind intelligente Biomaterialien als Basis für die Bioprinting-Anwendungen der Zukunft. Heute stehen wir am Anfang dieser Entwicklung.