Optimierung und Weiterentwicklung eines auf Photopolymerisation basierenden, biologischen 3D Druckverfahrens (Bioprinting) für die personalisierte Versorgung in der Schwerelosigkeit (3DSpacepatch)

Abstract

Die medizinische Versorgung von Astronauten bei akuten, großflächigen Hautverletzungen, insbesondere auf Langzeitflügen durch den Weltraum, ist eine deutliche Hürde für die weitere Erkundung des Alls. Durch die Nutzung der vielseitigen Einsatzfähigkeit von stereolithografischem 3D Biodruck könnten solche Hürden minimiert oder überwunden werden und ein biologisch aktiver Wundverschluss ohne die Notwendigkeit einer vollständigen Laborumgebung gedruckt werden. Daher soll durch den Kooperationspartner Cellbricks die 3D Biodrucktechnologie auf die Mikrogravitationsbedingungen angepasst und optimiert werden und durch die Charité findet die Entwicklung eines stereolithografisch 3D biodruckbaren Wundverschlusses statt. Dafür wurde ein erster Prototyp eines 3D gedruckten Wundverschlusses analog zu bestehenden, künstlich hergestellten, biologisch aktiven Wundverschlüssen entwickelt, indem sowohl der Fertigungsprozess als auch das vorhandene Materialsystem auf die neue Anwendung optimiert wurden. Anschließend fand eine Evaluierung des Gewebsmaturationsstatus‘ analog zu nativer Hautwundheilung statt. Die innerhalb dieses Projektes geleistete Arbeit stellt einen Pionierbeitrag zur Entwicklung von künstlichen, biologischen Wundverschlüssen unter Mikrogravitationsbedingungen dar und wird in einer Anschlussförderung weiterentwickelt werden. The medical treatment of astronauts for acute, large-area skin injuries, particularly on long-term space missions, represents a major barrier to further space exploration. The versatile usability of stereolithographic 3D bioprinting could minimize or overcome such challenges by enabling biologically active wound closure without requiring a complete laboratory environment. To this end, the project aimed to adapt and optimize the 3D bioprinting technology of the collaboration partner Cellbricks to microgravity conditions. Simultaneously, Charité focused on developing a stereolithographically 3D-printable wound patch. A first prototype was developed, based on existing artificially manufactured biologically active wound grafts. The production process and the material system were optimized for this new application. Subsequently, tissue maturation status was evaluated in analogy to native skin wound healing. The work accomplished within this project marks a pioneering contribution to the development of artificial, biological wound closures under microgravity conditions and will be further advanced through follow-up funding.