Die Welt der Biotechnologie und der additiven Fertigung erlebt einen Durchbruch. Wissenschaftler haben ein grundlegend neues Material für den 3D-Druck vorgestellt, das in der Lage ist, komplexe Eigenschaften lebender Gewebe nachzubilden. Die Entwicklung, die den Namen JIBEs (Jammed Interconnected Bilayer Emulsions) erhielt, ebnet den Weg zur Herstellung künstlicher Organe, neuronaler Computer und hochtechnologischer industrieller Filter.

Nachahmung lebender Materie

Die in der renommierten Zeitschrift Nature Materials veröffentlichte Studie beschreibt ein Material, das wie eine selektiv durchlässige Membran funktioniert. Im Gegensatz zu herkömmlichen Polymeren imitiert JIBEs die Zellstruktur des menschlichen Körpers. Auf 3D-Druckern hergestellte Gewebe sind in der Lage, Substanzen zu sortieren und zu filtern, indem sie bestimmte Moleküle durchlassen und andere zurückhalten, was eine Schlüsselfunktion lebender Organe darstellt.

Eine Technologie für jedermann

Eines der Hauptprobleme im Bereich des Bioprintings waren stets die Produktionsgeschwindigkeit und die Komplexität der Skalierung. Die Autoren der Studie haben eine elegante Lösung gefunden, indem sie auf komplexe Lasereinrichtungen verzichteten. Zur Herstellung großer Materialmengen wird eine einfache Mischung und Zentrifugation verwendet.

Der Prozess dauert nur wenige Minuten. Jeder Tropfen des Materials wird mit einer ultradünnen Hülle umhüllt, die das Zusammenfügen lebender Zellen in den inneren Organen genau nachbildet. Das bedeutet, dass die Technologie in jedem Labor mit grundlegender Ausrüstung umgesetzt werden kann, ohne dass sterile Bedingungen oder teures Inventar erforderlich sind.

Von der Medizin bis zur Lithiumförderung

Die flexible und biokompatible Struktur von JIBEs ermöglicht den Einsatz in den unterschiedlichsten Bereichen:

  • Medizin und Robotik: Das Material eignet sich ideal für das Wachstum von Implantaten menschlicher Organe. Darüber hinaus wird es zur Herstellung weicher Roboter verwendet, die in der Chirurgie oder bei Rettungsoperationen eingesetzt werden können, ohne lebendes Gewebe zu schädigen.
  • Neuroingenieurwesen: Die Einbettung spezieller Proteine ermöglicht es dem Material, Ionenströme zu leiten. Dies eröffnet Perspektiven für die Entwicklung neuronaler Computer, deren Architektur die Funktionsweise des menschlichen Gehirns nachahmen wird.
  • Industrie und Umwelt: Spezielle Modifikationen des Materials sind in der Lage, Substanzen selektiv zu filtern. Die Technologie wird bereits getestet, um Lithium und Seltene Erden zu gewinnen sowie um industrielles Abwasser von Ammoniak zu reinigen.

Patente und staatliche Unterstützung

Die Forscher Aida Fika und Manish Kumar haben diese Methode bereits patentiert. Die Arbeit zur Einführung von Technologien zur Lithiumförderung wird in Zusammenarbeit mit dem Advanced Research Projects Agency-Energy (ARPA-E) des US-Energieministeriums durchgeführt. Dies unterstreicht nicht nur die wissenschaftliche, sondern auch die hohe wirtschaftliche Bedeutung der Entdeckung.