{"id":123599,"date":"2023-03-07T07:26:00","date_gmt":"2023-03-07T06:26:00","guid":{"rendered":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/?p=123599"},"modified":"2023-03-02T12:59:49","modified_gmt":"2023-03-02T11:59:49","slug":"3d-druck-mit-bakterienhaltiger-tinte-erzeugt-knochenahnliche-verbundwerkstoffe","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/3d-druck-mit-bakterienhaltiger-tinte-erzeugt-knochenahnliche-verbundwerkstoffe\/","title":{"rendered":"3D-Druck mit bakterienhaltiger Tinte erzeugt knochen\u00e4hnliche Verbundwerkstoffe"},"content":{"rendered":"\n

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EPFL-Forscher haben eine Methode f\u00fcr den 3D-Druck einer Tinte ver\u00f6ffentlicht, die Calciumcarbonat produzierende Bakterien enth\u00e4lt. Der 3D-gedruckte mineralisierte Biokomposit ist beispiellos stark, leicht und umweltfreundlich und bietet eine Reihe von Anwendungen von der Kunst bis zur Biomedizin.<\/p>\n\n\n\n

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Foto: EPFL \/ Eva Baur<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n

Die Natur hat eine au\u00dfergew\u00f6hnliche Begabung f\u00fcr die Herstellung von Verbundwerkstoffen, die gleichzeitig leicht und stark, por\u00f6s und fest sind \u2013 wie Muschelschalen oder Knochen. Die Herstellung solcher Materialien<\/a> in einem Labor oder einer Fabrik \u2013 insbesondere unter Verwendung umweltfreundlicher Materialien und Verfahren \u2013 ist jedoch \u00e4u\u00dferst schwierig.<\/p>\n\n\n\n

Die Forscher des Soft Materials Laboratory in der School of Engineering haben sich auf der Suche nach einer L\u00f6sung an die Natur gewandt. Sie haben eine 3D-druckbare Tinte entwickelt, die Sporosarcina pasteurii enth\u00e4lt: ein Bakterium, das, wenn es einer harnstoffhaltigen L\u00f6sung ausgesetzt wird, einen Mineralisierungsprozess ausl\u00f6st, der Kalziumkarbonat (CaCO3) produziert.<\/p>\n\n\n\n

\u201eDer 3D-Druck gewinnt allgemein immer mehr an Bedeutung, aber die Anzahl der Materialien, die 3D-gedruckt werden k\u00f6nnen, ist aus dem einfachen Grund begrenzt, dass die Tinten bestimmte Flie\u00dfbedingungen erf\u00fcllen m\u00fcssen\u201c, erkl\u00e4rt Laborleiterin Esther Amstad. \u201eZum Beispiel m\u00fcssen sie sich im Ruhezustand wie ein Festk\u00f6rper verhalten, aber dennoch durch eine 3D-Druckd\u00fcse extrudierbar sein \u2013 so \u00e4hnlich wie Ketchup.\u201c<\/p>\n\n\n\n

Amstad erkl\u00e4rt, dass 3D-Druckfarben, die kleine Mineralpartikel enthalten, bisher verwendet wurden, um einige dieser Flie\u00dfkriterien zu erf\u00fcllen, dass aber die resultierenden Strukturen dazu neigen, weich zu sein oder beim Trocknen zu schrumpfen, was zu Rissen und zum Verlust der Kontrolle \u00fcber die Form des Endprodukts f\u00fchrt.<\/p>\n\n\n\n

\u201eAlso haben wir uns einen einfachen Trick einfallen lassen: Anstatt Mineralien zu drucken, haben wir mit unserer BactoInk ein Polymerger\u00fcst gedruckt, das dann in einem zweiten, separaten Schritt mineralisiert wird. Nach etwa vier Tagen f\u00fchrt der durch die Bakterien im Ger\u00fcst ausgel\u00f6ste Mineralisierungsprozess zu einem Endprodukt mit einem Mineralgehalt von \u00fcber 90 %.\u201c<\/p>\n\n\n\n

Das Ergebnis ist ein starker und widerstandsf\u00e4higer Bioverbundwerkstoff, der mit einem normalen 3D-Drucker<\/a> und nat\u00fcrlichen Materialien hergestellt werden kann, ohne dass die f\u00fcr die Herstellung von Keramik h\u00e4ufig erforderlichen extremen Temperaturen erforderlich sind. Die Endprodukte enthalten keine lebenden Bakterien mehr, da sie am Ende des Mineralisierungsprozesses in Ethanol getaucht werden.<\/p>\n\n\n\n

Die Methode, die die erste 3D-Druckfarbe beschreibt, die Bakterien zur Mineralisierung einsetzt, wurde k\u00fcrzlich in der Zeitschrift Materials Today ver\u00f6ffentlicht.<\/p>\n\n\n\n

Flicken von Kunst, Korallenriffen oder Knochen<\/h3>\n\n\n\n

Der Ansatz des Labors f\u00fcr weiche Materialien hat mehrere potenzielle Anwendungsm\u00f6glichkeiten in einem breiten Spektrum von Bereichen, von der Kunst \u00fcber die \u00d6kologie bis zur Biomedizin. Amstad ist der Ansicht, dass die Restaurierung von Kunstwerken durch BactoInk erheblich erleichtert werden k\u00f6nnte. Die Tinte kann auch direkt in eine Form oder an eine Zielstelle gespritzt werden \u2013 zum Beispiel in einen Riss in einer Vase oder einen Chip in einer Statue. Die mechanischen Eigenschaften der Tinte verleihen ihr die notwendige Festigkeit und Schrumpfungsbest\u00e4ndigkeit, um ein Kunstwerk zu reparieren und weitere Sch\u00e4den w\u00e4hrend des Restaurierungsprozesses zu verhindern.<\/p>\n\n\n\n

Die Verwendung ausschlie\u00dflich umweltfreundlicher Materialien und die F\u00e4higkeit, einen mineralisierten Biokomposit herzustellen, machen die Methode auch zu einem vielversprechenden Kandidaten f\u00fcr den Bau k\u00fcnstlicher Korallen, die zur Regeneration gesch\u00e4digter Meeresriffe eingesetzt werden k\u00f6nnen. Schlie\u00dflich k\u00f6nnte die Tatsache, dass die Struktur und die mechanischen Eigenschaften des Biokomposits denen von Knochen \u00e4hneln, es f\u00fcr k\u00fcnftige biomedizinische Anwendungen interessant machen.<\/p>\n\n\n\n

\u201eDie Vielseitigkeit des BactoInk-Verfahrens in Verbindung mit den geringen Umweltauswirkungen und den hervorragenden mechanischen Eigenschaften der mineralisierten Materialien er\u00f6ffnet viele neue M\u00f6glichkeiten f\u00fcr die Herstellung leichter, tragf\u00e4higer Verbundwerkstoffe, die nat\u00fcrlichen Materialien \u00e4hnlicher sind als den heutigen synthetischen Verbundwerkstoffen\u201c, fasst Amstad zusammen.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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