Доктор Андреа Тулуз из Института прикладной оптики получила финансирование в размере 1,8 млн евро от фонда Carl-Zeiss-Stiftung в рамках программы CZS Nexus для создания новой младшей исследовательской группы. Она проводит исследования в области микрооптики и волоконной 3D-печати. ​​Её цель — разработка 3D-принтеров, которые в будущем смогут строить биологические ткани непосредственно внутри организма.

«Руководство собственной независимой младшей исследовательской группой позволяет мне развивать эндоскопическую 3D-печать, действуя одновременно ответственно и свободно», — говорит Андреа Тулуз. Группа, состоящая из двух докторантов в области инженерии и одного в области биотехнологии, будет также иметь междисциплинарный подход. Это важно, поскольку разработка эффективного органического 3D-принтера — это исследовательская задача, которую можно решить только посредством междисциплинарного сотрудничества.

Процессы 3D-печати с использованием света уже сегодня широко распространены для создания, например, хрящевой, мышечной или лёгочной ткани в лабораторных условиях. Однако второй этап всегда включает в себя сложную процедуру имплантации, поскольку обычные принтеры слишком громоздки для использования на месте. Более практичным решением был бы тонкий эндоскопический 3D-принтер, который можно вживить в тело и без проблем напечатать ткань, где он впоследствии будет выполнять свою функцию.

Цель проекта — заполнить пробелы в исследованиях

Новая исследовательская группа под названием «3D-эндоскопическая микрофабрикация» (3DEndoFab) стремится восполнить этот пробел. Ключевыми элементами здесь являются миниатюризация, использование световых процессов с высоким разрешением и замена ранее использовавшихся небиоразлагаемых фоторезистов биочернилами. «Наша группа стремится разработать напечатанный на 3D-принтере микрооптический элемент размером не больше крупинки соли, который можно разместить на кончике стекловолокна». «Там он будет формировать свет таким образом, что даже сложные структуры тканей можно будет печатать на 3D-принтере с микрометровым разрешением, то есть в масштабе человеческих клеток», — объясняет Андреа Тулуз. Вместе со своей младшей исследовательской группой она намерена разработать эту технологию. Тесное междисциплинарное сотрудничество с профессором Михаэлем Хейманном из Института биоматериалов и биомолекулярных систем также позволит исследовать фундаментальные биологические вопросы — например, могут ли небольшие лесенки направлять рост клеток организма? И можно ли запустить такой процесс регенерации, чтобы организм мог завершить его самостоятельно?

Возможность 3D-печати через оптоволокно уже была продемонстрирована в предыдущем проекте EndoPrint3D . В этом проекте Андреа Тулуз, выступающая в качестве докладчика, совместно с профессором Алоизом Херкоммером (Институт прикладной оптики), профессором Михаэлем Хейманном и профессором Харальдом Гиссеном ( 4-й физический институт ) при поддержке Carl-Zeiss-Stiftung успешно протестировали эндоскопическую 3D-печать с использованием ультракоротких фемтосекундных импульсов. Исходя из этого, центральными исследовательскими вопросами для новой группы 3DEndoFab теперь являются: какие методы световой 3D-печати лучше всего подходят для эндоскопического использования в биомедицинском контексте? И как можно реализовать 3D-печать на основе оптоволокна минимально инвазивным, эффективным и безопасным способом?

Междисциплинарный подход

Андреа Тулуз важно «продумывать идеи до конца» и устанавливать чёткую связь с медицинскими приложениями. Для облегчения перехода к клиническим приложениям она интегрирует свою группу в новую исследовательскую сеть Bionic Intelligence Tübingen Stuttgart (BITS ) под эгидой Cyber ​​Valley . Сопредседатель сети, профессор Син Шмитт, уже поддержал заявку на финансирование. Профильное направление «Биомедицинские системы и робототехника для здравоохранения» в Штутгартском университете также будет усилено младшей исследовательской группой, что открывает широкие возможности для междисциплинарного сотрудничества с другими участниками профильного направления.

Источник