DLR: Biopflaster aus dem 3D-Drucker

Menschliche Zellen aus dem 3D-Drucker, mit der Hautwunden wie mit einem Heftpflaster abgedeckt werden können – das ist das langfristige Ziel des Experiments Bioprint FirstAid. Im Rahmen der Mission "Cosmic Kiss" hat der deutsche ESA-Astronaut Matthias Maurer die Versuchsreihe nun auf der Internationalen Raumstation ISS durchgeführt. Das mobile Handgerät soll die Wundversorgung auf Weltraummissionen, aber auch in der täglichen medizinischen Anwendung auf der Erde deutlich verbessern. "Mit Bioprint FirstAid wurde diese innovative Technologie nun erstmalig unter Weltraumbedingungen getestet", so Dr. Michael Becker, Bioprint-FirstAid-Projektleiter in der Deutschen Raumfahrtagentur im DLR in Bonn. "Bioprinting ist ein wichtiger Schritt hin zu personalisierter Medizin im All und auf der Erde."

Der Bioprinter kann mechanisch betrieben werden und besteht aus einem Handgriff, einem Druckkopf, Führungsrädern und zwei Kartuschen für die Biotinte, mit der die pflasterartige Wundabdeckung hergestellt wird. Während des Experiments auf der ISS wurde diese Tinte zunächst auf einer Folie auf dem Bein von Matthias Maurer aufgetragen. Dabei wurden zwei unterschiedlich zusammengesetzte Biotinten sowie zwei verschiedene Druckköpfe verwendet. "Das Technologie-Experiment wird im ersten Schritt noch keine echten menschlichen Zellen, sondern fluoreszierende Mikropartikel einsetzen," so Becker. "Die Erkenntnisse sollen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern helfen, die Technik weiterzuentwickeln und für Patientinnen und Patienten anwendbar zu machen."

Bessere Wundheilung im Weltraum und auf der Erde
Durch die kompakte Bauweise und die einfache, mobile Verwendung besitzt die Drucktechnologie nicht nur ein reales Potenzial für den Einsatz in Arztpraxen und Kliniken, sondern auch für eine flexible Behandlung an Orten, die schwer zugänglich oder isoliert sind. So kann der Bioprinter sowohl auf zukünftigen Langzeit-Raumfahrtmissionen wie auch auf Forschungsstationen an abgelegenen Orten, wie etwa in der Antarktis, eingesetzt werden.

Nach Abschluss des Experiments werden die auf der ISS gedruckten Pflaster für weitere Tests und Analysen mit einem Raumfahrzeug zur Erde zurückgebracht. In der Zwischenzeit führen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Technischen Universität Dresden am Boden Vergleichsexperimente durch, um die Ergebnisse des ISS-Experiments nach deren Rückkehr zu überprüfen. Ziel dieser Untersuchung ist es, das Druckverhalten in Abhängigkeit von verschiedenen Druckdüsen und unterschiedlichen Biotinten zu erforschen. Außerdem wird untersucht, wie sich die Mikropartikel in Schwerelosigkeit verteilt haben.

Um die Anwendungsmöglichkeiten des 3D-Drucks in der Medizin auf internationaler Ebene zu diskutieren, planen die Deutsche Raumfahrtagentur im DLR, die Europäische Weltraumorganisation ESA und die TU Dresden am 15. und 16. März 2022 in Dresden einen Workshop zum Thema "Bioprinting im Weltraum". Teilnehmende an diesem Austausch werden Astronauten sowie Expertinnen und Experten aus den Bereichen Bioprinting und lebenswissenschaftlicher Forschung im Weltraum sein.

Das Experiment Bioprint FirstAid wurde im Auftrag der Deutschen Raumfahrtagentur im DLR mit Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) realisiert. Entwickelt und gebaut wurde die Apparatur durch die OHB System AG in Zusammenarbeit mit Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern der Technischen Universität Dresden.

Die Mission "Cosmic Kiss"
Das DLR ist in vielfältiger Weise in die Mission Cosmic Kiss eingebunden: Die Deutsche Raumfahrtagentur im DLR mit Sitz in Bonn ist für die Auswahl und Koordination der Experimente und deutschen Beiträge verantwortlich. Ebenso führen DLR-Wissenschaftlerinnen und -Wissenschaftler eigene Experimente durch. Das Columbus-Kontrollzentrum der ESA, beheimatet im Deutschen Raumfahrtkontrollzentrum des DLR in Oberpfaffenhofen, ist zuständig für die Planung und Durchführung der Experimente, die im europäischen Columbus-Modul auf der ISS stattfinden. Von hier aus gehen die Daten der Experimente an die nationalen Nutzerkontrollzentren und von dort aus weiter zu den Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern und den beteiligten Partnern aus der Industrie.

Weiterführende Links

https://www.dlr.de/

Bild: DLR