Gezielt gedruckt
Vielversprechende Perspektiven für die personalisierte Medizin: Fachleute des Fraunhofer-Instituts für Mikrotechnik und Mikrosysteme IMM nutzen ihr Know-how in Mikrofluidik und Einzelzelltechnologien, um Organstrukturen zu drucken. Sie präsentieren ihre Entwicklungen vom 11. bis 14. November auf der Messe Medica 2024 am Fraunhofer-Gemeinschaftsstand in Halle 3, Stand E74.
Einzelzelltechnologien spielen eine Schlüsselrolle bei der Erforschung und Charakterisierung von Zellen. Dr. Christian Freese, Gruppenleiter Infektions- und Krebsdiagnostik am Fraunhofer IMM, und seine Kolleginnen und Kollegen nutzen Mikrofluidik, um einzelne Zellen gezielt auszustoßen und zu untersuchen. In ihrer Liquid Biopsy Diagnostikplattform detektieren und dispensieren sie erfolgreich zirkulierende Tumorzellen (CTCs) und andere Biomarker aus Flüssigbiopsien für eine barrierefreie, umfassende Diagnostik. Doch den Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern war das nicht genug: Warum mit den vereinzelten Zellen nicht etwas aufbauen?
Das Fraunhofer-IMM-TrapJet-Prinzip
Mit dem Ziel, ihre Entwicklungen und Methoden für das Drucken von Zellen zu verwenden, realisierten sie im Reinraum ihres Instituts besondere mikrofluidische Strukturen auf siliziumbasierten Wafern, regelrechte Zellfallen: Die Fachleute führen humane Zellen auf mikrofluidischen Chips in kleinste Kanäle ein. Im Fluss werden die Zellen dort in speziellen Strukturen eingefangen. Deren spezifische Geometrie sorgt dafür, dass nur einzelne Zellen aufgenommen werden, während andere bis zur nächsten freien Zellfalle weiterfließen. Da zahlreiche Fallen hintereinander im selben Kanal sitzen, können die Fachleute zielgenau und zeitgleich an verschiedenen Stellen Zellen ausschleusen – und die Zellfallen anschließend erneut besetzen.
Wie bei einem Tintenstrahldrucker dispensiert eine Heizblase die Zelle aus der Düse und legt sie in einem winzigen Tropfen ab. Unterschiedliche Zelltypen erhalten gesonderte Druckköpfe und werden – in eigenen mikrofluidischen Kanälen laufend – parallel gedruckt.
»Alle Parameter, die ein erfolgreicher Biodruck erfordert, decken wir durch die Mikrofluidik ab: Wir drucken Zellen on-demand, steril und schnell. Gleichzeitig gewährleistet der Prozess eine hohe Viabilitätsrate der gedruckten Zellen. Dazu gehört auch, dass wir die charakteristischen Biotinten verwenden, die sich aus der Zelle und einer je nach Zelltyp spezifischen Flüssigkeit zusammensetzen, die auch in der Mikrofluidik handhabbar sind«, erläutert Freese.
Viele bestehende Verfahren erzeugen lediglich eine dünne Linie aus Biotinten, in der sich willkürlich verteilt Zellen befinden. Die Fraunhofer-Fachleute drucken kleinste Tropfen, unwesentlich größer als die Zelle selbst. Dadurch erreichen sie eine besonders hohe Auflösung: Jede Zelle wird exakt platziert und kann direkt mit ihren Nachbarzellen interagieren. Auf diese Weise sollen z.B. Organkulturen aufgebaut werden, an denen die Industrie Medikamententests durchführen könnte. Das erklärte Ziel der Fraunhofer-Expertinnen und -Experten: Gewebe für Hauttransplantationen oder ganze Organe zu drucken.
Mehr Mikrofluidik für die Medizin
Um das enorme Potenzial für die Medizin bestmöglich zu heben, starten die Fachleute des Fraunhofer IMM im kommenden Jahr mit ihren Kolleginnen und Kollegen der Abteilung »Klinische Gesundheitstechnologien« des Fraunhofer-Instituts für Produktionstechnik und Automatisierung IPA in Mannheim ein Leistungszentrum für Einzelzelltechnologien (»LZ-EZT«), in dem sie ihre Kompetenzen bündeln und weiterführen.
Auf der Messe Medica 2024 präsentieren die Expertinnen und Experten vom 11. bis 14. November ihre Lösungen am Fraunhofer-Gemeinschaftsstand in Halle 3, Stand E74. Neben dem Einzelzelldruck können Besuchende in einem eigens entwickelten VR-Spiel das Markieren seltener Zellen und ihre spätere Isolation spielerisch erproben.
Weitere Informationen:
https://www.fraunhofer.de/de/presse/presseinformationen/2024/november-2024/einze…
Media Contact
Alle Nachrichten aus der Kategorie: Medizintechnik
Kennzeichnend für die Entwicklung medizintechnischer Geräte, Produkte und technischer Verfahren ist ein hoher Forschungsaufwand innerhalb einer Vielzahl von medizinischen Fachrichtungen aus dem Bereich der Humanmedizin.
Der innovations-report bietet Ihnen interessante Berichte und Artikel, unter anderem zu den Teilbereichen: Bildgebende Verfahren, Zell- und Gewebetechnik, Optische Techniken in der Medizin, Implantate, Orthopädische Hilfen, Geräte für Kliniken und Praxen, Dialysegeräte, Röntgen- und Strahlentherapiegeräte, Endoskopie, Ultraschall, Chirurgische Technik, und zahnärztliche Materialien.
Neueste Beiträge
Neuartige biomimetische Sprechventil-Technologie
Ein Forschungsteam der Universität und des Universitätsklinikums Freiburg hat eine neuartige biomimetische Sprechventil-Technologie entwickelt, die die Sicherheit für Patient*innen mit Luftröhrenschnitt erheblich erhöhen könnte. Die Herausforderung: Bei unsachgemäßem Gebrauch von…
Kollege Roboter soll besser sehen
CREAPOLIS-Award für ISAT und Brose… Es gibt Möglichkeiten, Robotern beizubringen, in industriellen Produktionszellen flexibel miteinander zu arbeiten. Das Projekt KaliBot erreicht dabei aber eine ganz neue Präzision. Prof. Dr. Thorsten…
Neue einfache Methode für die Verwandlung von Weichmagneten in Hartmagnete
Ein Forscherteam der Universität Augsburg hat eine bahnbrechende Methode entdeckt, um einen Weichmagneten in einen Hartmagneten zu verwandeln und somit magnetische Materialien zu verbessern: mithilfe einer moderaten einachsigen Spannung, also…