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3D-Druck: Forscher präsentieren Biotinte mit lebenden Bakterien

Nicolas Meudt Autor, Hemd & Hoodie

Mit der Biotinte „Flink“ lassen sich biochemische Minifabriken herstellen, die beispielsweise Giftstoffe abbauen oder Zellulose produzieren.

Von Schuhen über Häuser bis hin zu Autos und Prothesen – inzwischen gibt es fast nichts mehr, was noch nicht im 3D-Druck hergestellt wurde. Bei den verwendeten Materialien handelte es sich bislang allerdings stets um „tote Materie“, etwa Kunststoffe oder Metalle. Nun jedoch ist es Forschern gelungen, eine Tinte mit lebenden Bakterien zu entwickeln. Ihr neues Druckmaterial haben die Wissenschaftler „Flink” getauft, was für „functional living ink” steht. Mit diesem lassen sich biochemische Minifabriken mit unterschiedlichen Funktionalitäten drucken, je nachdem, welche Bakterienarten die Forscher in der Tinte einsetzen.

Die Tinte hat die Viskosität von Zahnpasta und besteht aus einem biokompatiblen und strukturgebenden Hydrogel. Dieses beinhaltet Hyaluronsäure, langkettige Zuckermoleküle sowie Kieselsäure. Damit Bakterien in ihm überleben können, wird dem Gel das Nährmedium der Bakterien beigemischt. Zwar steht die Forschung mit Flink noch am Anfang und die Lebensdauer der gedruckten Minifabriken wurde noch nicht untersucht, allerdings gehen die Forscher der ETH Zürich davon aus, dass Bakterien aufgrund ihrer geringen Ansprüche sehr lange in gedruckten Strukturen überleben können.

Zahlreiche Einsatzgebiete für Biotinte vorstellbar

Ihrer Entwicklung attestieren die Wissenschaftler enormes Potenzial, weil die Vielfalt an nützlichen Bakterien sehr groß ist. In ihren publizierten Versuchen experimentierten sie beispielsweise mit Einzellern, die das Umweltgift Phenol abbauen können. Eine zweite Bakterienart gab hochreine Zellulose ab, die bei Brandverletzungen die Regeneration der Haut unterstützen könnte. Damit die 3D-Materialien mehrere Funktionen erfüllen können, haben die Forscher zudem eine neue Druckplattform entwickelt, mit der sich bis zu vier verschiedene Bakterienarten in einem einzigen Druckdurchlauf kombinieren lassen.

Die Biotinte Flink lässt sich sogar auf komplexe dreidimensionale Oberflächen wie diesen Puppenkopf drucken. Bild: Labor für komplexe Materialien – ETH Zürich

Über die medizinische und biotechnologische Anwendung hinaus können sich die Forscher zahlreiche weitere Einsatzgebiete für ihre Biotinte vorstellen, etwa die Erforschung von Zersetzungsprozessen oder die Entstehung von Biofilmen. Praktische Anwendungen wären zum Beispiel ein 3D-gedruckter Bakterien-Sensor, der giftige Stoffe im Trinkwasser erkennt oder ein Bakterien-Filter für Ölkatastrophen. Bis Flink tatsächlich für Einsätze wie diese genutzt werden kann, gilt es allerdings noch einige Hürden zu überwinden. Derzeit sehen die Forscher diese primär in der langsamen Druckgeschwindigkeit sowie der schwierigen Skalierbarkeit. Sie zeigen sich jedoch davon überzeugt, dass sich die dafür notwendigen Prozesse in Zukunft noch optimieren und beschleunigen lassen.

Cover-Foto: Labor für komplexe Materialien – ETH Zürich – (Montage)

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