ARVO-Jahrestagung: Forschende des CORE stellten Durchbrüche im 3-D-Druck vor

Wissenschaftler des Centre for Ocular Research & Education (CORE) stellten auf der Association for Research in Vision and Ophthalmology (ARVO)-Jahrestagung 2023 in New Orleans (USA) mehrere Fortschritte im 3-D-Druck vor.

Die vorgestellten Innovationen haben weitreichende Anwendungsmöglichkeiten und das Potenzial, die Entwicklung von Medikamenten-Verabreichungssystemen, biologisch abbaubaren Kontaktlinsen und Arzneimitteln zu beschleunigen.

„Unser multidisziplinäres Team hat eine der anspruchsvollsten 3-D-Druckumgebungen für die Augenforschung in der Welt geschaffen”, sagte Dr. Alex Hui, Leiter der Biowissenschaften bei CORE. „Diese Investition in Menschen und Technologien öffnet Türen für neue Entdeckungen, Produktvalidierung und klinische Erkenntnisse, die so viele Auswirkungen auf die Verbesserung des Sehens haben.”

Die wissenschaftlichen Posterpräsentationen des CORE auf der ARVO umfassten mehrere miteinander verknüpfte Aspekte der dreidimensionalen Modellierung. Drei damit zusammenhängende Arbeiten befassten sich mit einer neuen, von CORE entwickelten Methode zur schnellen Herstellung von Polydimethylsiloxan (PDMS)-Mikrofluidik-Chips zu geringen Kosten und mit hohem Durchsatz. Diese Chips werden verwendet, um die Reaktionen der Augenzellen auf verschiedene Bedingungen, Formulierungen und Materialien zu testen. Den Forschern gelang es, menschliche Hornhautepithelzellen einzubringen, die eine starke Adhärenz, Stoffwechselaktivität und Wachstumsfähigkeit zeigten, was eine Durchführbarkeit von zellbiologischen Studien auf Chips ermöglichen könnte. Zudem stellten Wissenschaftler des CORE einen mikrofluidischen PDMS-Chip her, um die Freisetzung von Medikamenten auf der Basis von Kontaktlinsen zu untersuchen.

Ein weiteres CORE-Programm entwickelte eine biologisch abbaubare Bio-Tinte für die Herstellung von Geräten für die Augenheilkunde. Eine neuartige Gelatine-Methacrylat (GelMA)-zentrierte Formulierung wurde mit einem kommerziellen 3-D-Drucker für maskierte Stereolithographie verwendet und das resultierende Material auf seine Abbaubarkeit hin untersucht. Die Forscher stellten aus diesem neuen Material zudem eine Kontaktlinse her, ohne dass während des Drucks Stützstrukturen erforderlich waren.

Um die Verabreichung von Medikamenten am Auge besser beurteilen zu können, entwarfen die CORE-Wissenschaftler ein Augenmodell aus weichem Hydrogel. Dieses Modell besitzt ein oberes und ein unteres Augenlid, eine Frontalfläche zur Nachahmung der Hornhaut und der Sklera sowie eine innere Kammer zur Nachahmung des Augeninneren. Der Augapfel und das untere Augenlid wurden im 3-D-Bioprinting-Verfahren hergestellt und dann an ein von CORE entwickeltes in vitro OcuBlink-Gerät für automatisches Blinzeln und Tränensammlung angepasst. Anhand dieses Augenmodells gelang den Wissenschaftlern eine bessere Nachahmung des menschlichen Augensystem und hier insbesondere für die Arzneimittelaufnahme durch die Hornhaut.