Gedrucktes Material aus Spinnenseideproteinen

Neben der Verwendung von 3D-Drucktechnologien für die Herstellung komplexer Bauteile für die Luftfahrt, die Automobilindustrie oder das Design machen auch zunehmend Beispiele aus der Medizintechnik von sich reden. Das sogenannte Bio-Printing scheint sich als neuer Technologietrend für die kommenden Jahre zu etablieren. Dabei geht es vor allem darum, menschliches Gewebe mit all seinen individuellen und funktionalen Eigenschaften zu reproduzieren und für den Heilungsprozess von Organen oder der Haut einzusetzen.

Spinnenseidefasern fünf Mal reißfester als Stahl

An dieser Stelle würde sich Spinnseide mit seinen hochelastischen und gleichzeitig reißfesten Qualitäten ganz hervorragend als Grundmaterial für den Herstellungsprozess eignen. Zehn Mal dünner als das menschliche Haar, sind Spinnenseidefasern fünf Mal reißfester als Stahl. Obwohl seit der Antike bekannt, wird seit langem an Methoden und Techniken zur künstlichen Herstellung und Verarbeitung des so genannten Biosteels geforscht.

Einem Forscherteam unter Leitung des Spinnenseide-Experten Thomas Scheibel von der Universität Bayreuth ist der erfolgreiche Einsatz von Spinnenseideproteinen in 3D-Druckverfahren kürzlich geglückt. Dabei verwendeten die Wissenschaftler eine Biotinte aus Spinnenseidemolekülen und lebenden Zellen, um gewebeähnliche Strukturen für die regenerative Medizin zu erzeugen. Bislang ging man bei der Biofabrikation in zwei Phasen vor. Zunächst wurde das Gerüst mit den gewünschten molekularen Strukturen vorgefertigt und anschließend lebende Zellen in das poröse Material eingelassen. Anders beim 3D-Druck mit der neuen Biotinte auf Spinnenseidebasis. Die gelartige Masse aus Spinnenseidemolekülen und lebenden Zellen wird durch einen Druckkopf in feinen Strukturen aufgetragen. Dort verfestigt sich das Gel unverzüglich. Es folgt dabei den gleichen Mechanismen, den auch die Spinne bei der Faserproduktion nutzt.

„Die bisher erzielten Forschungsergebnisse machen uns zuversichtlich, dass sich durch den Einsatz von Spinnenseide als Biotinte langfristig völlig neue Perspektiven für die regenerative Medizin erschließen“, erklärt Prof. Dr. Thomas Scheibel. „So wäre es beispielsweise möglich, Zellstrukturen zu züchten, die funktionsunfähiges Herzmuskelgewebe ersetzen. Auch im Hinblick auf die Reparatur zerstörter Nervenbahnen oder Hautpartien zeichnen sich hochinteressante Möglichkeiten ab, die wir in unseren Forschungsarbeiten zur Biofabrikation weiter ausloten wollen.“

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