In der medizinischen Forschung können Versuche an Tieren durch komplexes Mikrogewebe ersetzt werden, das aus Zellen gezüchtet wird. Dabei werden dreidimensionalen Zellkulturen an einem Polymergerüst durch Lichtstrahlen gelenkt. Die neuen Entwicklungen entstanden an der Empa, einer schweizerischen Forschungsinstitution für anwendungsorientierte Materialwissenschaften und Technologie.

Dank künstlichem Gewebe kann auf Tierversuche verzichtet werden

Aus Zellen heraus komplexe 3D-Strukturen wachsen zu lassen, war für Forscher bisher eine Herausforderung. An der Empa wurde eine Lösung gefunden, um Tierversuche durch Experimente in Zell- oder Gewebekulturen zu ersetzen: Ein Gerüst aus lichtempfindlichem Hydrogel, an dem sich Zellen ausbreiten, vermehren und vernetzen können. Mithilfe von Lichtstrahlen können diese Zellen so gesteuert werden, dass das Gerüst die gewünschte Gestalt und Funktion erhalten. Da das verwendete Hydrogel biologisch gut verträglich ist, können die Zellen in ihrer Umgebung besser zu dreidimensionalen Strukturen auswachsen.

Wie wird das komplexe 3D-Mikrogewebe gezüchtet? Zunächst wird das polymere Hydrogel durch die Bestrahlung mit UV-Licht vernetzt. Ein Infrarot-Laser verfeinert die Oberfläche der Matrix entsprechend des Bauplans. Da das Polymergerüst so detailliert verformbar ist, kann auch ein funktionstüchtiges, nahezu echtes Gewebe entstehen. Nach einigen Stunden können Zellen das Gerüst an bestimmten Positionen auflösen und umgestalten.

Hydrogel dient zur Entwicklung von Alternativen für Tierversuche, wird zunehmend aber auch in der Erforschung von Krankheiten genutzt. Anhand der künstlichen Modell können die Prozesse des Zellwachstums künftig besser verstanden werden. Lest auch, wie mithilfe von Hydrogel eine Plazenta als Biomembran nachgebildet wird.