Knochen aus dem 3D-Drucker: Schweizer Forscher entwickeln Spezialtinte

Korallenriffe, antike Skulpturen oder gleich ein künstliches Hüftgelenk? Das könnte alles bald aus dem 3D-Drucker kommen, wenn es nach einer Schweizer Forschungsgruppe geht.

In der Schweiz haben Forscher eine ganz besondere Form der Druckertinte entwickelt: Die an der Technischen Hochschule Lausanne (EPFL) erforschte Substanz soll es möglich machen, mit einem 3D-Drucker auf Basis natürlicher Stoffe Produkte herzustellen, die in ihrer Druckfestigkeit mit menschlichem Knochengewebe vergleichbar sind.

Mit dem neuen Werkstoff könnten nach Einschätzung der Materialforscher kurzfristig antike Vasen repariert – und langfristig auch menschliche Knochenteile hergestellt werden. Ihre Ergebnisse veröffentlichten sie im Fachmagazin "Materials Today".

"Ein bisschen wie Ketchup"

Der Schlüssel zum Erfolg war demnach die Beigabe von Bakterien zu der speziellen Tinte für den 3D-Drucker. Die Bakterien sorgen dafür, dass nach dem Druckvorgang ein Prozess der Mineralisierung ausgelöst wird, bei dem Calciumcarbonat entsteht. Innerhalb weniger Tage wird so aus der Spritzfigur ein knochenharter Gegenstand

In der Natur ist Calciumcarbonat als Kalkstein bekannt und hat als Rohstoff für die Bauindustrie eine enorme ökonomische Bedeutung. Vorbild für den Herstellungsprozess im Labor sind etwa Muscheln, deren Schale durch die Ausbildung von Calciumcarbonat immer größer und stärker wird.

Bislang ist die Art der Materialien, mit denen ein 3D-Drucker arbeiten kann, noch eingeschränkt, erklärt Esther Amstad, Leiterin am Labor für Weiche Materie an der EPFL. "Zum Beispiel müssen sie sich im Ruhezustand wie ein Festkörper verhalten, aber dennoch durch eine 3D-Druckdüse ausfließen können – so ähnlich wie Ketchup." Dadurch, dass sich die knochenharte Struktur bei der neu entwickelten Tinte erst durch die beigemischten Bakterien herausbildet, könnten die neuen Erkenntnisse die Arbeit mit dem 3D-Drucker, auch für die Biomedizin voranbringen.

Das Ergebnis ist den Forschern zufolge ein starker und widerstandsfähiger Bio-Werkstoff, der mit einem handelsüblichen 3D-Drucker und rein natürlichen Materialien hergestellt werden kann. Die Bakterien lassen sich im Endprodukt übrigens nicht wiederfinden. Nach Ende der Mineralisierung wird das Werkstück in Ethanol getaucht.