Biofabrication

Die Biofabrikation ist ein aktuelles Arbeitsgebiet des Fraunhofer ILT mit dem Ziel, lebende und nicht-lebende Strukturen aus Biomaterialien zu produzieren. Für den Aufbau dieser Strukturen werden laserbasierte Druck- und Strukturierungsverfahren eingesetzt. Das LIFT-Verfahren (Laser Induced Forward Transfer) bietet durch hohe Präzision beste Voraussetzungen zu Vereinzelung von lebenden Zellen, die sich zum Beispiel für die Entwicklung von Testsystemen nutzen lassen. Mit stereolithographischen Verfahren können zudem Gerüststrukturen für die Erforschung künstlicher Organe gefertigt  werden.

Das Leistungsangebot umfasst Auftragsforschung zu kundenspezifischen Aufgabenstellungen, Entwicklung von biologischen Testsystemen und den Aufbau von Maschinenprototypen für das Bioprinting.

Fertigungsverfahren für  das Tissue-Engineering

• Scaffold Strukturierung durch Photopolymerisation (Auflösung: 5 µm bis < 1 µm)
• Strukturieren und Perforieren von Polymermaterial zur Zellbesiedelung.
• Schweißen und Fügen von Polymermaterial zur Zellbesiedelung.

3D Bioprinting-Verfahren

• Drucktechnologien für verschiedenste Tinten (Pulver bis Flüssig)
• Markerfreie Einzelzellselektion und Zellpositionierung
• 3D-Mikrostrukturen für die Mechanobiologie

Al Enezy-Ulbrich, M.A.,Kreuels, K.,Simonis, M.,Milvydaite, I., Reineke, A.T.,Schemmer, C.,Gillner, A.,Pich, A.:
Enhancing Adhesion of Fibrin-Based Hydrogel to Polythioether Polymer Surfaces.
ACS Applied Materials & Interfaces 16(11), 14371- 14381, (2024)
https://doi.org/10.1021/acsami.4c00620

Kreuels, K., Schemmer, C., Gillner, A., Flesch, M., Gillner, A.:
3D-printed scaffolds with perfusable channels for low-cost large construct 3D cell culture.
Current Directions in Biomedical Engineering 9(1), 662-665 (2023)
http://dx.doi.org/10.1515/cdbme-2023-1166 (Open Access)

Richard Lensing:
Laser Induced Forward Transfer—LIFT.
In: Poprawe, R., Häfner, C., Wester, R. (eds) Tailored Light 2. RWTHedition., 489-492, Springer, Cham., (2023).
https://doi.org/10.1007/978-3-030-98323-9_17

Narrog, F., Lensing, R., Piotrowski, T., Nottrodt, N., Wehner, M., Nießing, B.,  König, N., Gillner, A., Schmitt, R.H.:
LIFTOSCOPE: development of an automated AI‑based module for time‑effective and contactless analysis and isolation of cells in microtiter plates.
Journal of Biological Engineering 17, 10 (2023)
https://doi.org/10.1186/s13036-023-00329-9 (Open Access)

Glänzer, L., Lindemann, C., Mues, B., Kreuels, K., Nottrodt, N., Schmitz-Rode, T., Slabu, I.:
Characterization of magnetic targeting effectivity in an artificial tumor vessel network.
International journal on magnetic particle imaging 9, 4- (2023)

https://doi.org/10.18416/IJMPI.2023.2303013

Kreuels, K., Al Enezy-Ulbrich, M.A., Nottrodt, N., Pich, A., Gillner, A.:
Quantifying the Adhesion of Hydrogels to Polymers for theFabrication of Hybrid Biomaterial Constructs.
BIOMEDIZINISCHE TECHNIK 66, S1, 183, (2022)
https://doi.org/10.1515/bmt-2022-2001

Hoffmann, A., Kreuels, K., Gillner, A.:
Novel Thiol‐Ene Photo Resins for Stereolithography with Enhanced Mechanical and Optical Properties.
Macromolecular Materials and Engineering, 2100625- (2022)
http://dx.doi.org/10.1002/mame.202100625

Kreuels, K., Bosma, D., Nottrodt, N., Gillner, A.:
Utilizing direct-initiation of thiols for photoinitiator-free stereolithographic 3D printing of mechanically stable scaffolds.
BIOMEDIZINISCHE TECHNIK 66, Fachverlag Schiele & Schön GmbH - (2021)
https://doi.org/10.1515/bmt-2021-6049

Kreuels, K., Zhong, Z., Nottrodt, N., Gillner, A., Mela, P.:
P2–ArchiTissue–3D-Architecture of biohybrid cardiovascular implants by additive manufacturing.
BIOMEDIZINISCHE TECHNIK 66, Fachverlag Schiele & Schön GmbH - (2021) DOI:10.1515/bmt-2021-6005
http://doi.org/10.1515/bmt-2021-6005

Lindemann,M.C., Luttke,T, Nottrodt,N, Schmitz-Rode, T, Slabu,I.:
FEM based Simulation of Magnetic Drug Targeting in a Multibranched Vessel Model.
Computer Methods and Programs in Biomedicine 210 - (2021)
https://doi.org/10.1016/j.cmpb.2021.106354

Hoffmann, A., Leonards, H., Tobies, N., Pongratz, L., Kreuels, K., Kreimendahl, F., Apel, C., Wehner, M. Nottrodt, N.:
New stereolithographic resin providing functional surfaces for biocompatible 3D printing.
Journal of Tissue Engineering 8, 1-9 (2017)
https://doi.org/10.1177/2041731417744485

Lensing, R., Nottrodt, N., Wehner, M., Gillner, A.:
Laser Assisted Bioprinting (LAB) without sacrificial metal layer for contamination free assembly of cell cultures.
BMTMedPhys 2017 – Dresden, September 10–13. In: Biomed. Eng.-Biomed. Tech. 2017; 62(s1) 62, 42-45 (2017)
https://doi.org/10.1515/bmt-2017-5011

Nottrodt, N., Hildmann, T., Lensing, R., Wehner, M.:
The influence of laser-induced-forward transfer on cell viability and growth
Annual Meeting of the German Society for Biomaterials 2017 – Würzburg, November 09 – 11
In: Biomed. Eng. - Biomed. Tech. 2017; 62(s2), 13-18 (2017)
https://doi.org/10.1515/bmt-2017-6003

Riester,D, Budde, J., Gach, C., Gillner, A., Wehner, M.:
High Speed Photography of Laser Induced Forward Transfer (LIFT) of Single and Double-layered Transfer Layers for Single Cell Transfer.
JOURNAL OF LASER MICRO/NANOENGINEERING 11, 199-203 (2016)
https://doi.org/10.2961/jlmn.2016.02.0010

Buyel, J. F., Gruchow, H. M., Tödter, N., Wehner, M.:
Determination of the thermal properties of leaves by non-invasive contact-free laser probing
J. Biotechnol. 217, 100-108 (2016)
https://doi.org/10.1016/j.jbiotec.2015.11.008

Nottrodt, N., Khalil, N., Riester, D., Gillner, A., Wehner, M.:
Laser-Induced-Forward Transfer - a tool for cell sorting and printing
BioNanoMaterials 17 (S1), S176 (2016)
https://doi.org/10.1515/bnm-2016-1001

Jauer, L., Leonards, H.:
3D-Druck und Biofabrikation
RWTH-Themen (1), 42-45 (2014)
https://doi.org/10.18154/RWTH-CONV-089305

Riester, D., Özmert, A., Wehner, M.:
Laser tool for single cell transfer
J. Laser Micro/Nanoeng. 9 (2), 93-97, (2014)
https://doi.org/10.2961/jlmn.2014.02.0003

Engelghardt, S., Refle, O., Wehner, M.:
Method for the fabrication of macroscopic high resolution scaffolds by the combination of inkjet-printing and laser initiated polymerization
J. Tissue Engl. Regen. Med. 6, 299-200 (2012)
http://dx.doi.org/10.1002/term.1586

Meyer, W., Engelhardt, S., Novosel, E., Elling, B., Wegener, M., Krüger, H.:
Soft polymers for building up small and smallest blood supplying systems by stereolithography
J. Funct. Biomater. 3, 257-268 (2012)
https://doi.org/10.3390/jfb3020257

Riester, DA,, Özmert, A., Ungers, M., Wehner, M.:
What you see is what you print: Single cell transfer
J. Tissue Engl. Regen. Med. 6, 374-374 (2012)

Engelhardt, S., Hu, Y., Seiler, N., Riester, D., Meyer, W., Krüger, H., Wehner, M., Bremus-Köbberling, E., Gillner, A.:
3D-microfabrication of polymer-protein hybrid structures with a q-switched microlaser
J. Laser Micro/Nanoeng. 6 (1), 54-58, (2011)
https://doi.org/10.2961/jlmn.2011.01.0012

Engelhardt, S., Hoch, E., Borchers, K., Meyer, W., Krüger, H., Tovar, G. E. M., Gillner, A.:
Fabrication of 2D protein microstructures and 3D polymer-protein hybrid microstructures by two-photon polymerization
Biofabrication 3, 025003, (9 S.) (2011)
https://doi.org/10.1088/1758-5082/3/2/025003.

Genov, S., Riester, D., Hirth, T., Tovar, G., Borchers, K., Weber, A.:
Preparation and characterisation of dry thin native protein trehalose films on titanium-coated cycloolefin polymer (COP) foil generated by spin-coating/drying process and applied for protein transfer by Lase-Induced-Forward-Transfer (LIFT)
Chem. Eng. Process. 50, Nr. 5-6, 556-564, (2011)
https://doi.org/10.1016/j.cep.2010.11.001

Genov, S., Thurow, I., Riester, D., Hirth, T., Borchers, K., Weber, A., Tovar, G. E. M.:
Dry native protein assays on substrates by non-contact laser-induced-forward transfer LIFT process
Nanotech 2010, Anaheim/Ca., June 21-24, (4 S.) (2010)

Wehner, M., Jacobs, P., Esser, D., Schinkel, H., Schillberg, S.:
Laser-mediated perforation of plant cells
Proc. SPIE, 6632, (9 S.) (2007)
https://doi.org/10.1117/12.728113

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