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Produktion von menschlicher Haut im 4D-Druckverfahren: Für diese hochsensible Aufgabe nutzt das französische Startup-Unternehmen Poietis einen Sechsachsroboter von Stäubli in Stericlean-Ausführung.
Mit der Next Generation Bioprinting (NGB)-Plattform verbessert ein französisches Unternehmen die Herstellung von künstlicher, menschlicher Haut. Noch in diesem Jahr erfolgt die klinische Erprobung. Mit dabei: ein Stäubli Roboter vom Typ TX2-40. Unter aseptischen Bedingungen im Isolator transportiert er die in Produktion befindlichen Hautgewebestücke von einem 3D-Druckkopf zum nächsten.
Das französische Startup-Unternehmen Poietis arbeitet seit 2015 an einer Technologie, um die Produktion menschlichen Gewebes zu vereinfachen. Grundsätzlich ist z.B. das „Nachbauen“ der menschlichen Haut oder des Auges der Hornhaut möglich. Aber die hier verwendeten Verfahren sind sehr teuer: Eine Hornhaut kostet rund 100.000 Euro. Und die Verfahren sind wenig standardisiert und automatisiert, weshalb das Qualitätsniveau nicht einheitlich ist.
Poietis geht diese Aufgabe mit den Mitteln der industriellen Automatisierung an. Das Unternehmen entwickelte eine Roboterzelle, in der aseptische Atmosphäre herrscht. In dem hermetisch isolierten Arbeitsraum befindet sich eine Zellkulturplatte, auf der das Gewebe produziert wird. Mehrere Druckköpfe drucken jeweils die Zellen und die anderen Materialien, die ebenfalls Teil des Gewebes sind. Der Roboter bewegt das herzustellende Gewebe von einem Druckkopf zum anderen und passt sich dabei an die verschiedenen in die Plattform integrierten Bioprinting-Modi (Laserdruck und Extrusion) an.
Beim Beginn der Entwicklung der „Next Generation Bioprinting“-Plattform (NGB) entschied sich Poietis für den Einsatz eines Stäubli Sechsachsroboters vom Typ TX2-40 in der Stericlean-Version. Diese Robotervariante wurde dezidiert für medizinische und pharmazeutische Anwendungen entwickelt und ist deshalb vollständig reinig- und sterilisierbar.
Die Gründe nennt Fabien Guillemot, CEO und wissenschaftlicher Leiter des Unternehmens: „Der Hauptgrund: Stäubli war und ist in der Lage, Roboter in zwei Konfigurationen zu liefern, die exakt unserem anspruchsvollen Einsatzprofil entsprechen: für die Forschung und Entwicklung und für klinische Anwendungen. Außerdem sind die Roboter GMP-kompatibel, und sie werden bereits in der pharmazeutischen Produktion sowie in der Medizintechnik eingesetzt.“
Auch die Genauigkeit und Geschwindigkeit des Roboters waren überzeugende Faktoren. "Der TX2-40 ermöglicht es uns, die verschiedenen Druckköpfe mit hoher Präzision, Geschwindigkeit und Wiederholgenauigkeit anzufahren. Zudem – und das ist für unsere Anwendung extrem wichtig – emittiert er im Betrieb keine Partikel, die das Gewebe kontaminieren könnten."
Aktuell arbeitet Poietis an der Serienreife von zwei Bioprintern, die auf der NGB-Plattform basieren: einer für die Forschung und Entwicklung und der andere für klinische Anwendungen. Parallel werden schon neue Aufgaben erprobt, zum Beispiel der 4D-Druck von Knorpelmasse – auch wieder mit dem Stäubli Roboter.
Der Nutzen des neuen Verfahrens liegt auf der Hand: Die Produktion von menschlichem (Haut-)Gewebe wird beschleunigt, sie ist kostengünstiger und sie erfolgt in reproduzierbarer Qualität, weil die Parameter der Produktion besser gesteuert werden können.
Außerdem sind die bisher gebräuchlichen Bioprinting-Verfahren nur in der Lage, die oberste Hautschicht (Epidermis) zu produzieren. Das Zellkultur-Herstellungsverfahren der NGB-Plattform hingegen kann auch die darunterliegende, hauptsächlich aus Bindegewebe bestehende Schicht – die Dermis – herstellen.
