Alles andere als oversized
3D-Drucker NanoOne ermöglicht Serienfertigung von Mikrobauteilen
Mit dem 3D-Drucker NanoOne lassen sich selbst Mikrobauteile in Serie fertigen - auch aus lebenden Zellen. Möglich macht das das Prinzip der 2-Photonen-Polymerisation (2PP), mit dem unterschiedlichste Formen im Nanoberich realisierbar sind.
Moderne Forschung benötigt immer kleinere und präzisere Bauteile. Auch in der Medizintechnik steigt die Bedeutung von Patienten-Spezifität, einem der Hauptargumente für additive Fertigung. Doch die Produktion von leistungsstarken Komponenten in Mikro- bis Mesogröße ist äußerst anspruchsvoll und lässt herkömmliche 3D-Druckverfahren schnell an ihre Grenzen stoßen.
Genau das wollte das Gründerteam des Wiener Start-ups UpNano ändern. Das Ergebnis: Der NanoOne, ein ultraschneller hochauflösender 3D-Drucker, der sogar die Verarbeitung von lebenden Zellen ermöglicht. Der patentierte Prozess sei bis zu 100-mal schneller als der bisherige Marktstandard. Das ist ein entscheidender Aspekt, wenn es um biologische Anwendungen geht.
Klein, schnell und präzise
Um größtmögliche Präzision zu erreichen, setzt das Unternehmen auf das Prinzip der 2-Photonen-Polymerisation (2PP). Dabei härtet ein Ultrakurzpuls-Laser Photopolymere direkt im Materialvolumen aus. Allerdings nur im Fokuspunkt – überall sonst bleibt es flüssig. Auf diese Weise lassen sich feinste Strukturdetails unterschiedlichster Formen in der Größenordnung von 100 Nanometer drucken.
Die Druckgeschwindigkeit konnte auf bis zu 20 mm3/h erhöht und damit die Herstellung von Mikrobauteilen erstmals auf eine wirtschaftliche Basis gestellt werden. Gleichzeitig wurde der 3D-Drucker mit Unterstützung der Wild Gruppe und deren WIN-Netzwerkpartnern so designt, dass er als Desktopgerät selbst im Labor eingesetzt werden kann.
Biokompatibles Drucken
Neben der Druckgeschwindigkeit ist das Anschließen eines Inkubators, ein essenzieller Punkt, der es erlaubt, mit dem NanoOne auch Biomaterialien sowie Mischungen aus Polymeren und lebenden Zellen zu verdrucken. Der Inkubator sorgt dafür, dass die Zellen optimale Bedingungen vorfinden, um sich normal zu entwickeln: 37°C, einen Kohlenstoffdioxidgehalt von 5% und eine konstante Luftfeuchte. Die speziellen Bio-Tinten entwickelte UpNano in Zusammenarbeit mit einer belgischen Forschungsgruppe.
Damit sind der Druckprozess und die verwendeten Photopolymere biokompatibel. Lebende Zellen können in das Material eingemischt und direkt verdruckt oder auf vorgefertigten, sterilen Strukturen angesiedelt werden. Etwa für dreidimensionale in-vitro Zelltests, die in der Zellforschung, in der Geweberegeneration sowie in der pharmazeutischen Industrie an Bedeutung gewinnen. »Außerdem können diese Strukturen direkt in einem Mikrofluidikchip gefertigt werden, was völlig neue Ansätze in der in-vitro Forschung ermöglicht«, sagt Denise Mandt, Mitgründerin von UpNano.
Im Einsatz ist der 3D-Drucker seit 2019 beispielsweise an der Medizinischen Universität Wien. Hier beliefert der 3D-Drucker forschende Abteilungen mit Bauteilen im Mikro- und Mesomaßstab. Ein Projekt etwa befasst sich mit Oberflächen, die eine Besiedelung mit Bakterien verhindern und somit den Einsatz von Antibiotika reduzieren sollen. (me)
Themen in diesem Artikel
Additive Fertigung, Ausrüstung, 3D-Drucker, Mikrobauteile, Biokompatibles Drucken, Start-up
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