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2017-11-29 [

Florian Aigner

 | Büro für Öffentlichkeitsarbeit ]

Mit dem 3D-Drucker künstliches Gewebe wachsen lassen

Bereits mit seinem zweiten ERC Grant wurde Aleksandr Ovsianikov von der TU Wien ausgezeichnet. Er entwickelt Methoden zur künstlichen Herstellung von biologischem Gewebe.

Ass.Prof. Aleksandr Ovsianikov

Es ist eine der großen Hoffnungen der modernen Medizin: Man möchte Gewebe künstlich herstellen, um Verletzungen zu heilen oder vielleicht eines Tages sogar ganze Organe nachzubauen. Dank neuer Materialien und moderner Verfahren zur Verarbeitung lebendiger Zellen kommt man diesem Ziel nun immer näher. Aleksandr Ovsianikov vom Institut für Werkstoffwissenschaft und Werkstofftechnologie entwickelt eine neue Technologie zur Herstellung von Gewebe, mit der sich entscheidende Vorteile bisheriger Techniken erstmals verbinden lassen: Mit dem 3D-Drucker stellt man winzige Strukturen her, in denen Gewebe-Bausteine festgehalten werden, die jeweils aus vielen Zellen bestehen.

Dafür wurde Aleksandr Ovsianikov nun mit einem ERC Consolidator Grant ausgezeichnet, einer der höchstdotierten Forschungsförderungen in Europa. Besonders bemerkenswert ist, dass es sich dabei bereits um Ovsianikovs zweiten ERC-Grant handelt. Bereits 2012 konnte er sich über einen ERC-Starting-Grant freuen.

Ein 3D-Gerüst für lebende Zellen
„Bisher gibt es zwei ganz unterschiedliche Methoden für die künstliche Herstellung von Gewebe“, erklärt Aleksandr Ovsianikov. „Entweder verwendet man vorgefertigte dreidimensionale Strukturen als Gerüst, an dem sich dann Zellen anlagern sollen, oder man erzeugt zunächst Zellschichten oder auch kugelförmige Klumpen aus vielen Zellen, die man dann als Bausteine verwendet, um daraus ein größeres Gewebe zusammenzufügen.“

Beide Methoden haben Vor- und Nachteile: Ein vorgefertigtes Gerüst, wie man es mit hochpräzisen 3D-Druckern herstellen kann, bietet mechanische Stabilität und gibt die gewünschte Form vor, aber oft gelingt es den Zellen nur sehr langsam, durch ein solches Gerüst hindurchzuwandern um das Gewebe zu bilden. Das Gerüst muss auf kontrollierte Weise nach und nach abgebaut werden, und zwar genau in der Geschwindigkeit, in der das Gewebe die sogenannte „extrazelluläre Matrix“ produziert, die dann statt des Gerüsts für Stabilität sorgt – auch das ist nicht leicht zu erreichen.

Wenn man hingegen zuerst größere Schichten oder Kugeln aus vielen Zellen herstellt und sie dann zusammenfügt, ist die Zelldichte von Anfang an viel höher, dadurch wird viel Zeit gespart. Dafür ist die mechanische Stabilität geringer, die Zellen können leicht zerstört werden. An der TU Wien kombiniert man nun beide Verfahren: „Wir wollen robuste, poröse 3D-Gerüste verwenden, die von Anfang an vielzellige Bausteine enthalten“, erklärt Ovsianikov. „Wir haben dadurch gleich eine hohe Zahl von Zellen und müssen nicht darauf warten, bis die Zellen die Struktur durchdringen. Gleichzeitig bietet die Struktur Stabilität, ist aber so porös, dass die vielzelligen Bausteine zusammenwachsen können um rasch ein Gewebe zu bilden.“

Entscheidend dafür ist die Technologie der 2-Photonen-Lithographie, einem Verfahren zur hochpräzisen Herstellung winziger Strukturen im 3D-Drucker, das an der TU Wien seit Jahren maßgeblich weiterentwickelt wird. Dabei arbeitet die Fakultät für Maschinenwesen und Betriebswissenschaften eng mit der Fakultät für Technische Chemie zusammen.

Aleksandr Ovsianikov
Seinen ERC Starting Grant bekam Aleksandr Ovsianikov 2012 für seine Forschung am Einbetten lebender Zellen in eine 3D-Matrix. Das Projekt wird demnächst erfolgreich abgeschlossen, und gleichzeitig startet auch schon das Nachfolgeprojekt, für das er nun den ERC Consolidator Grant bekam. Mit dieser Auszeichnung fördert das European Research Council (ERC) junge Forscherinnen und Forscher, die sich bereits international gut positioniert haben und potentiell bahnbrechende neue Ideen vorantreiben möchten. Damit ist Aleksandr Ovsianikov der erste Wissenschaftler der TU Wien, dem es gelingt, gleich zwei ERC-Grants einzuwerben.
Aleksandr Ovsianikov stammt ursprünglich aus Litauen, im Jahr 2008 schloss er seine Dissertation in der Nanotechnologie-Abteilung am Laserzentrum Hannover ab. Seit 2010 forscht er in der Additive Manufacturing Technologies Gruppe (AMT) am Institut für Werkstoffwissenschaften und Werkstofftechnologie, wo er das neue Forschungsgebiet des „Bioprinting“ etabliert.

Nähere Informationen:
Prof. Aleksandr Ovsianikov
Institut für Werkstoffwissenschaften und Werkstofftechnologie
Technische Universität Wien
Getreidemarkt 9, 1060 Wien
T: +43-1-58801-30830
aleksandr.ovsianikov@tuwien.ac.at

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