Kurzbeschreibung
Die 3D-Bioprinting Core Facility der Medizinischen Universität Innsbruck (3D-BCF) beschäftigt sich mit der Entwicklung 3D-biogedruckter Gewebemodelle für Drug-Testing und Disease-Modelling. Dadurch forcieren wir die Entwicklung sogenannter "New Approach Methods (NAMs)" in der medizinischen Forschung an der Medizinischen Universität Innsbruck und darüber hinaus und entwickeln komplex strukturierte, biologisch hochrelevante Ersatzmethoden zu Versuchen an Tieren. Diese lebenden Modellsysteme ("Bioprinted Organ-on-a-chip" bzw. "Body-on-a-chip") werden auch als Grundlage für personalisierte Medikamententestung und Ansätze für patientenspezifische Transplantate genutzt. Das Team der 3D-BCF ist dabei eng mit Instituten und Kliniken an der MUI vernetzt und hat neben der eigenen, umfangreichen Analytik auch direkten Zugang zu anderen Core-Facilities der Medizinischen Universität Innsbruck für z.B. entsprechende biochemische Analysen.
Die Ressourcen der 3D-BCF umfassen verschiedene Biodrucker für die Technologien Extrusion-Printing, Microjet-Printing/Direct Dispensing (3D Discovery Biosafety System (RegenHU), Bio X6 (CELLINK), Incredible+ (CELLINK), Stereolithographie-basierter Biodruck (Lumen X+, CELLINK) , 2Photonen-Polymerisations-Nanobiodrucker NanoOne bio 1000 (UpNano GmbH) sowie ein entsprechendes Rapid-Prototyping-Labor für konventionellen 3D-Druck (FDM, DLP), Laser-Manufacturing (Epilog-Laser) und Plasma-Behandlung (DIENER GmbH)). Das Labor besitzt L1 und L2 Zellkulturlabore und Analysesysteme für Durchflusszytometrie (DxFlex, Beckman Coulter), Live Cell Fluorescence Mikroskopie (Axiovert 200M, Zeiss), Konfokalmikroskopie (FV-4000, EVIDENT), Laser Scanning Mikroskopie/Profilometrie (VK-X3000, Keyence), Fluoreszenz/Lumineszenz-Imaging (iBright, ThermoFisher), einen kombinierten Multi-Well-Plate Reader / live cell imager (SPARK Cyto 400, TECAN) , Rheometrie (Elastosense Bio, Rheolution) und weiteres technisches Equipment wie Pipettierroboter (Qiagility, Qiagen), quantitative PCR (MIC, Biozym) etc.
Ansprechperson
Univ.Prof.Dr. Michael Ausserlechner
Research Services
Wir entwickeln neue, 3D-biogedruckte Gewebemodelle für "Disease Modelling" und "Drug-Testing", Microfluidics und NAMs im Rahmen wissenschaftlicher Kooperationen, bieten aber auch Wirkstoff- und Medikamententestung, sowie 2Photonen Polymerisationsdruck im Mikro- und Nanoscale als Service für MUI-interne und externe Interessenten an. Entsprechende Bedingungen werden auf der 3D-BCF Homepage (https://bioprint.at) veröffentlicht bzw. jeweils spezifisch mit den Kunden vereinbart.
Methoden & Expertise zur Forschungsinfrastruktur
Der methodische Schwerpunkt liegt auf der Entwicklung 3D-biogedruckter, vaskularisierter Tumor- und Gewebemodelle, mit deren Hilfe wir Mechanismen der Gefäßneubildung in Tumoren und entsprechende Medikamente testen ("New Approach Methods" (NAMs)). Komplexe Hautmodelle werden zum besseren Verständnis von Hautkrebs, Wundheilung, Toxizität und Hautalterung entwickelt, Mesothelmodelle zur Analyse der Metastasierung von z.B. Eierstockkrebs. Das lebende Gewebe wird dabei direkt in, von uns entwickelte mikrofluidische Chips gedruckt ("bioprinting-on-chip"). Dabei integrieren wir in biogedruckten Geweben zusätzlich Gefäßsysteme, durch die entsprechende Nährlösungen zur Versorgung des Gewebes gepumpt werden. In den biogedruckten Geweben entwickeln sich zusätzlich feine Blutkapillarnetzwerke, die das gesamte Gewebe durchziehen. Die Kombination verschiedener Gewebe (z.B. Tumor, Haut, Leber, Niere, Herz) auf einem Chip ("body-on-chip") ermöglicht es uns, die Bedingungen im menschlichen Körper bestmöglich nachzubilden.
Durch die 2024 erfolgte Schaffung einer 2Photonen-Polymerisation-3D-Biodruck-Unit in der 3D-BCF können wir auch die bisherigen Limitationen im Bereich der Feinstrukturierung biogedruckter Gewebe durch 2PP-Biodruck und 2PP-Photoablation überwinden und zugleich ultrastrukturierte Werkzeuge, Oberflächen, und 3D-Scaffolds mit einer Druckauflösung von bis zu 150 nm fertigen.
Unser Ziel ist es, mit Gewebemodellen, die in ihrem Aufbau, ihrer Physiologie und ihrer Funktion möglichst menschlichem Gewebe entsprechen, einerseits eine Alternative zum Tierversuch aufzuzeigen, neuartige NAMs zu entwickeln und auch die Grundlage für personalisierte Therapie und Transplantate für z.B. nicht-heilende Wunden zu schaffen.
Equipment
PhD Research Training Group CONNECT (MUI DOC fund, 2023, J. Hagenbuchner, M.J. Ausserlechner)
Tumor-on-Chip (BMBWF, Judith Hagenbuchner)
Oxidative damage & repair of membrane lipids in health and disease (FWF-FG15, J. Hagenbuchner)
3D-bioprinted skin-on-chip to study aging and senolytic compounds (Dr. Johannes und Herta Tuba Stiftung, 2021, M.J. Ausserlechner)
3D bioprinted Leukemia Niche (Provita Kinderleukämiestiftung, 2024, M.J. Ausserlechner)
3D Nanofabrication (FFG/EFRE, J. Hagenbuchner & M.J. Ausserlechner)
Bioprinted Mesothel-on-a-Chip to study Ovarian Cancer (FWF Alternative Methods, 2025, J. Hagenbuchner & M.J. Ausserlechner)
Hagenbuchner J, Nothdurfter D, Ausserlechner MJ. 3D bioprinting: novel approaches for engineering complex human tissue equivalents and drug testing. Essays Biochem. 2021 Aug 10;65(3):417-427. doi: 10.1042/EBC20200153. PMID: 34328185; PMCID: PMC8365325.