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Schlagwort: Biointelligente Wertschöpfung
Fördermaßnahme: Biologisierung der Technik
Forschungsziel: Das 3D-Drucken von künstlichen Geweben für medizinische, pharmazeutische oder biotechnologische Anwendungen ist eine der zentralen Herausforderungen moderner bio-hybrider Fertigungsverfahren, die zunehmend an wirtschaftlicher Bedeutung gewinnen. Durch eine Vereinheitlichung der Materialien, Prozesse und Methoden zur Qualitätskontrolle können die Leistungsfähigkeit und Reproduzierbarkeit bestehender Verfahren verbessert und die Qualität der Erzeugnisse optimiert werden. Die allgemeine Verfügbarkeit von mit 3D-Bioprinting hergestellten künstlichen Geweben für innovative Produkte und Prozesse lässt sich dadurch verbessern und mit den experimentellen Methoden sowie den daraus gewonnenen Daten eine Grundlage für nachfolgende industrielle Standardisierungsaktivitäten schaffen. Damit trägt dieses Verbundprojekt zur Hightech-Strategie der Bundesregierung bei im Bezug auf die Herausforderung, neue bio-hybride Fertigungsverfahren bereitzustellen. Es leistet eine wichtigen Beitrag dazu, den Drop-on-Demand Druck für die Produktion von künstichen Geweben für innovative zukünftige Produkte weiter zu optimieren.
Dr. Peter Koltay +49 761 203-7282
peter.koltay@biofluidix.com
Dr. Christine Ernst
+49 721 608-24576
christine.ernst@kit.edu
Problemstellung
Viele Forscher stellen immer wieder ein Defizit bei der Vergleichbarkeit der experimentellen Ergebnisse aus verschiedenen Laboren und zwischen verschiedenen Drucktechnologien fest. Es besteht ein hohes Interesse daran, die Reproduzierbarkeit und Vergleichbarkeit von 3D-Bioprintingprozessen zu verbessern, sowie die Charakterisierungsmethoden zur Beurteilung gedruckter Gewebe zu vereinheitlichen. Dies könnte nach Ansicht vieler Experten der Schlüssel dazu sein, neue Materialien, Technologien und Anwendungen im Bereich 3D-Bioprinting in Zukunft effizienter entwickeln zu können – bis hin zur perspektivischen Standardisierung von Materialien und Prozessen.
Projektziel
Ziel des Forschungsprojekts DoD-BP ist es, die Vergleichbarkeit unterschiedlicher 3D-Bioprinting Systeme zu erhöhen und damit die Reproduzierbarkeit von 3D-Bioprinting Prozessen insgesamt zu verbessern. Mittels eines Ringversuchs wird die Datenbasis für nachfolgende Standardisierungsaktivitäten geschaffen. Erste Vorschläge zur Vereinheitlichung der Methodik werden hierfür im Projekt erarbeitet. Weiterhin wird ein autonomes optisches Messmodul zur standardisierten Erfassung und Auswertung des Druckergebnisses entwickelt und für den Ringversuch zur Verfügung gestellt.
Vorgehensweise
Basierend auf einer einheitlichen und intensiv charakterisierten Referenz-Biotinte werden mittels standardisierter Prozesse und eines standardisierten Versuchsplans wichtige technische Kenndaten und die Leistungsfähigkeit unterschiedlicher Drop-on-Demand Drucksysteme experimentell untersucht. Hierzu wird mit mehreren externen Partnern (Referenzlabore) ein experimenteller Laborvergleich durchgeführt. Sowohl die Tropfenerzeugung als auch die Geometrie der gedruckten Strukturen werden mit Hilfe von stroboskopischen und lichtmikroskopischen Verfahren erfasst, um ein umfassendes Bild des Druckprozesses und der gedruckten Struktur zu erhalten. Die Ergebnisse verschiedener Labore werden ausgewertet und verglichen.
Ergebnisse und Anwendungspotenzial
Die experimentell ermittelten Daten und der standardisierte Versuchsplan werden Nutzern und Herstellern öffentlich zur Verfügung gestellt, um eine Diskussion über weitere Verbesserungen und Standardisierungsbemühungen zu unterstützen. Darüber hinaus können im Anschluss an das Projekt die stroboskopischen und lichtmikroskopischen Methoden in Produkte überführt werden, die den Entwicklern und Nutzern die Qualifizierung von Materialien und Druckprozessen in der Zukunft erleichtern und die Etablierung einheitlicher Druckstandards im 3D-Bioprinting unterstützen.
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