Zwei-Photonen-Polymerisation-basierter 3D-Drucker mit steriler Biodruck-Kammer

• Fachliche Zuordnung: Verfahrenstechnik, Technische Chemie
• Förderung: Förderung in 2026
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 574518317

Der neu etablierte Lehrstuhl für Technische Biologie nimmt eine zentrale Rolle beim Aufbau des Life-Science-Standorts an der Universität Augsburg ein und adressiert ein breites Spektrum interdisziplinärer Fragestellungen in den Bereichen Zellkulturtechnik, Bioprozesstechnik, „Organ-on-Chip“- und „Lab-on-a-Chip“-Systeme sowie der Biosensorik. Im Fokus stehen u. a. die Entwicklung innovativer Mikrobioreaktoren für die Kultivierung von Mikroorganismen und Säugerzellen, die biomimetische Nachbildung von Blutgefäßen sowie die Entwicklung hochempfindlicher Biosensoren zur Detektion pathogener Mikroorganismen, für die Point-of-Care Diagnostik oder zur Wirkstoffprüfung von Antibiotika. Ein zentrales technologisches Bindeglied ist dabei der hochauflösende 3D-Druck mittels Inkjet-Verfahren. Damit werden miniaturisierte mikrofluidische Systeme, Bioreaktoren und Sensorflusssysteme schnell und flexibel („Rapid Prototyping“) hergestellt – ganz ohne Reinrauminfrastruktur. Im Vergleich zu konventionellen Verfahren wie der Herstellung mit PDMS bietet der 3D-Druck signifikante Vorteile hinsichtlich Gestaltungsfreiheit, Komplexität der Strukturen und Herstellungszeit. Allerdings stoßen die aktuell verfügbaren Drucksysteme zunehmend an ihre technologischen Grenzen – insbesondere bei der Realisierung extrem feiner, hochaufgelöster mikrofluidischer Strukturen, optisch funktionaler Mikrostrukturen sowie beim Einsatz von Biotinten mit lebenden Zellen. Um diese Limitierungen zu überwinden und die Forschungsaktivitäten auf ein neues Innovationsniveau zu heben, wird die Anschaffung eines hochauflösenden, auf Zwei-Photonen-Polymerisation (2PP) basierenden 3D-Drucksystems beantragt. Dieses ermöglicht die Herstellung komplexer Mikrostrukturen im einstelligen Mikrometerbereich aus verschiedenen Photolacken und Hydrogelen. Zudem erlaubt die Verfügbarkeit steriler Druckkammern den präzisen Biodruck mit lebenden Zellen und biokompatiblen Materialien. Der Einsatz des 2PP-Druckers eröffnet völlig neue Forschungs- und Entwicklungsmöglichkeiten: So sollen etwa Mikroventile für den gezielten Zell- und Flüssigkeitstransport in mikrofluidischen Netzwerken, optisch mikrostrukturierte Sensoren zur Pathogenerkennung sowie vaskularisierte Gewebemodelle durch den Direktdruck von Muskel- und Epithelzellen in Hydrogel-Matrizes realisiert werden. Mit der beantragten Technologie können bestehende Projekte substantiell weiterentwickelt und gleichzeitig hochinnovative neue Ansätze und Forschungsprojekte in der bioinspirierten Mikrosystemtechnik umgesetzt werden – ein zentraler, interdisziplinärer Beitrag zur Stärkung der Life-Science-Forschung am Standort der Universität Augsburg.

• DFG-Verfahren: Forschungsgroßgeräte
• Großgeräte: Zwei-Photonen-Polymerisation-basierter 3D-Drucker mit steriler Biodruck-Kammer
• Gerätegruppe: 0910 Geräte für Ionenimplantation und Halbleiterdotierung
• Antragstellende Institution: Universität Augsburg
• Leiterin: Professorin Dr. Janina Bahnemann