{"id":149601,"date":"2024-08-29T07:05:00","date_gmt":"2024-08-29T05:05:00","guid":{"rendered":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/?p=149601"},"modified":"2024-08-20T16:02:52","modified_gmt":"2024-08-20T14:02:52","slug":"3d-laserdruck-mit-biotinten-aus-mikroalgen","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/3d-laserdruck-mit-biotinten-aus-mikroalgen\/","title":{"rendered":"3D-Laserdruck mit Biotinten aus Mikroalgen"},"content":{"rendered":"\n\n
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\"Mit
Mit dem neuen Tintensystem auf Basis der Mikroalgen Odontella aurita und Tetraselmis striata k\u00f6nnen komplexe 3D-Mikrostrukturen mit hoher Qualit\u00e4t und Pr\u00e4zision hergestellt werden. | \u00a9 Clara Vazquez-Martel<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n

Als \u201eBiofabriken\u201c zur Gewinnung von nachhaltigen Materialien f\u00fcr den 3D-Laserdruck eignen sich aufgrund ihres hohen Anteils an Fetten und photoaktiven Farbstoffen insbesondere Mikroalgen wie die Kieselalge Odontella aurita und die Gr\u00fcnalge Tetraselmis striata.<\/em> Einem internationalen Forschungsteam unter Leitung von Prof. Dr. Eva Blasco, Wissenschaftlerin am Institute for Molecular Systems Engineering and Advanced Materials (IMSEAM) der Universit\u00e4t Heidelberg, ist es erstmals gelungen, mit den aus den Mikroalgen gewonnenen Rohstoffen Tinten f\u00fcr den Druck von komplexen biokompatiblen 3D-Mikrostrukturen zu fertigen. Die mikroalgenbasierten Materialien k\u00f6nnten dabei k\u00fcnftig auch als Grundlage f\u00fcr Implantate oder Ger\u00fcste f\u00fcr die 3D-Zellkultur dienen.<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Unter den Verfahren der additiven Fertigung bietet der 3D-Laserdruck mit Zwei-Photonen-Polymerisation besondere Vorteile f\u00fcr die Herstellung von Strukturen im Mikro- und Nanobereich. Aufgrund der hohen Aufl\u00f6sung kommt er unter anderem in der Optik und Photonik, der Mikrofluidik oder der Biomedizin zum Einsatz. Dabei wird ein fokussierter Laserstrahl auf einen fl\u00fcssigen, photoreaktiven Lack, eine sogenannte \u201eTinte\u201c, gerichtet. Im Fokus aktiviert das Laserlicht spezielle, als Photoinitiatoren bekannte Molek\u00fcle und l\u00f6st eine chemische Reaktion aus, die zu einer lokalen Verfestigung der Tinte f\u00fchrt.<\/p>\n\n\n\n

Als Tinten f\u00fcr dieses h\u00f6chst pr\u00e4zise Verfahren des 3D-Laserdrucks werden bislang haupts\u00e4chlich Polymere auf petrochemischer Basis verwendet. Sie tragen jedoch zur Ersch\u00f6pfung der fossilen Brennstoffe sowie zur Emission von Treibhausgasen bei und k\u00f6nnen dar\u00fcber hinaus toxische Bestandteile enthalten, wie Prof. Blasco hervorhebt. Mikroalgen eignen sich besonders gut als \u201eBiofabriken\u201c f\u00fcr die Gewinnung von nachhaltigen Materialien f\u00fcr das dreidimensionale Drucken, weil sie schnell wachsen, im Zuge der Kultivierung sogar Kohlendioxid binden und dar\u00fcber hinaus biokompatibel sind. \u201eTrotz ihrer Vorteile sind Mikroalgen als Rohstoffe f\u00fcr den lichtbasierten 3D-Druck kaum in Betracht gezogen worden\u201c, so die Wissenschaftlerin, die mit ihrer Gruppe an der Schnittstelle von makromolekularer Chemie, Materialwissenschaften und 3D-Nanofabrikation forscht.<\/p>\n\n\n\n

Dem Forschungsteam gelang es nun erstmals, aus Mikroalgen biokompatible Materialien f\u00fcr den hochaufl\u00f6senden 3D-Laserdruck zu gewinnen. Dazu w\u00e4hlten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler mit der Kieselalge Odontella aurita<\/em> und der Gr\u00fcnalge Tetraselmis striata <\/em>zwei Arten aus, die besonders viele Fette in Form von Triglyzeriden enthalten. Die Wissenschaftler extrahierten die Triglyzeride und funktionalisierten sie mit Acrylaten, um eine schnelle Aush\u00e4rtung bei Lichteinstrahlung zu erm\u00f6glichen. Dabei erwiesen sich die in den Mikroalgen vorhandenen photoaktiven gr\u00fcnen Farbstoffe als geeignete Photoinitiatoren. Sie starten unter Einfall von Licht die chemische Reaktion, durch die sich die Tinte zu einer dreidimensionalen Struktur verfestigt.<\/p>\n\n\n\n

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\u201eDamit vermeiden wir den Einsatz von potentiell toxischen Zusatzstoffen wie Photoinitiatoren, die in herk\u00f6mmlichen Tinten verwendet werden\u201c, erkl\u00e4rt Erstautorin Clara Vazquez-Martel, Doktorandin in der Forschungsgruppe von Eva Blasco am IMSEAM.<\/strong><\/p>\n<\/blockquote>\n\n\n\n

Mit dem neuen Tintensystem konnten die Wissenschaftler verschiedene 3D-Mikrostrukturen mit hoher Pr\u00e4zision und komplexen Merkmalen wie \u00fcberh\u00e4ngenden D\u00e4chern oder Hohlr\u00e4umen herstellen. Anhand von Versuchen mit Zellkulturen untersuchten die Forscherinnen und Forscher auch die Biokompatibilit\u00e4t der mikroalgenbasierten Tinten. Dazu fertigten sie dreidimensionale Mikroger\u00fcste, auf denen die Zellen f\u00fcr etwa 24 Stunden kultiviert wurden. Ihren Beobachtungen zufolge lag die \u00dcberlebensrate bei nahezu 100 Prozent. <\/p>\n\n\n\n

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\u201eUnsere Ergebnisse er\u00f6ffnen nicht nur neue M\u00f6glichkeiten f\u00fcr einen nachhaltigeren 3D-Druck mit Licht, sondern auch f\u00fcr lebenswissenschaftliche Anwendungen \u2013 von dreidimensionalen Zellkulturen bis hin zu biokompatiblen Implantaten\u201c, sagt Prof. Blasco.<\/strong><\/p>\n<\/blockquote>\n\n\n\n

Die Forschungsarbeiten waren eingebunden in das Exzellenzcluster \u201e3D Matter Made to Order\u201c, das gemeinsam von der Universit\u00e4t Heidelberg und dem Karlsruher Institut f\u00fcr Technologie (KIT) getragen wird. Daran beteiligt waren neben den Heidelberger Wissenschaftlerinnen auch Forscherinnen und Forscher des KIT sowie der Banco Espa\u00f1ol de Algas an der Universidad de Las Palmas de Gran Canaria (ULPGC, Spanien). Die Deutsche Forschungsgemeinschaft, die Carl-Zeiss-Stiftung, der Fonds der Chemischen Industrie und die Europ\u00e4ische Union im Rahmen des European Territorial Cooperation Program haben die Arbeiten gef\u00f6rdert. Die Forschungsergebnisse sind in der Fachzeitschrift \u201eAdvanced Materials\u201c ver\u00f6ffentlicht.<\/p>\n\n\n\n

Originalpublikation<\/h3>\n\n\n\n

C. Vazquez-Martel, L. Florido Martins, E. Genthner, C. Almeida, A. Martel Quintana, M. Bastmeyer, J. L. G\u00f3mez Pinchetti, E. Blasco: Printing Green: Microalgae-Based Materials for 3D Printing with Light. Advanced Materials (14 June 2024).<\/p>\n\n\n\n

DOI: 10.1002\/adma.202402786<\/strong><\/a><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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