Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT

Biofabrikation

Biofunktionalisiert, 3D-gedruckt und personalisiert

Laserverfahren sind zur Herstellung und Bearbeitung von Produkten für den biomedizinischen Bereich besonders geeignet. Vom präzisen Fügen unter sterilen Bedingngen über das Einbringen von Poren, Kavitäten und Kanälen in Mikrofluidsysteme und Lab-on-a-Chip-Lösungen mithilfe von Ultrakurzpulslasern oder dem Selective Laser Etching bis hin zur gezielten Funktionalisierung von Oberflächen. Ob Tissue-Engineering, individualisierte 3D-gedruckte Implantate, Prothesen oder Innenohr-Hörgeräte: Am Fraunhofer ILT entstehen die benötigten lasertechnischen Prozesse für eine zuverlässige, sichere und hocheffiziente Biofabrikation.

Biofunktionalisierung mit Laserstrahlung

Mit hochbrillanten Faserlasern lassen sich Kunststoffteile für Katheter und mikrofluidische Komponenten ohne Degradation unter sterilen Bedingungen fügen. Kurzpulslaser bringen mikrometerfeine Poren in Dosiersysteme und miniaturisierte Medikamentendepots aus unterschiedlichsten Materialien ein. Und durch gezielte photochemische Funktionalisierung lassen sich unter anderem die Benetzungs- und Zelladhäsionseigenschaften von Implantatoberflächen kontrollieren. Auch die Freisetzung von Wirkstoffen oder das Anwachsen von Weichgewebeimplantaten ist mit spezifischen Photolinkern steuerbar. Das Fraunhofer ILT treibt dieses vielversprechende Technologiefeld systematisch voran.

Markerfreie Zellselektion

Der Weg zur bezahlbaren personalisierten Medizin, produktiven Herstellung von Biologika oder einer schnellen, effektiven klinischen Diagnostik führt über die markerfreie Zellselektion mit höchstem Durchsatz. Das Fraunhofer ILT treibt hierfür laserbasierte, zunehmend mit KI-Methoden gekoppelte Prozessketten voran. Die Selektion und Isolation pluripotenter Stammzellen, von High-Producer-Zellen oder von spezifischen Immunzellen wird damit zur Laborroutine, ohne die Vitalität der Zellen einzuschränken. Im Sinne optimaler Prozesskontrolle gehen Bildgebung und Laserprozesse Hand in Hand.

Additive und subtraktive Biofabrikation

Das Fraunhofer ILT nutzt vielfältige Druck- und Strukturierungsverfahren, um lebende und nichtlebende Strukturen aus Biomaterialien zu kreieren. Neben lithographischen und pulverbettbasierten 3D-Druckverfahren spielen das Selektive Laser Etching (SLE) und Oberflächenstrukturierungen mit Ultrakurzpulslasern (UKP) zentrale Rollen. Das Spektrum der Anwendungen reicht vom Tissue Engineering über die Vorbereitung von Polymer-Implantaten (z.B. Blutgefäßen) für die Zellbesiedlung bis zum 3D-Bioprinting von Zellen und Zellkulturen oder zum Einbringen von 3D-Mikrostrukturen in mechano-biologische Produkte.

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