Biotemplates

Stellen Sie sich ein Material vor, das Zellen nicht nur eine Oberfläche bietet, sondern eine dreidimensionale Umgebung, die das Leben selbst nachahmt.

Aeromaterialien ermöglichen fortschrittliches Biotemplating, indem sie hochporöse, leitfähige und strukturell anpassbare Gerüste für kontrolliertes Zellwachstum und Gewebemodellierung bieten.

Die Herausforderung

Biologische Systeme sind von Natur aus dreidimensional, doch viele derzeitige Ansätze in der Zellkultur und im Tissue Engineering basieren auf flachen oder schlecht strukturierten Umgebungen. Dies führt zu:

  • begrenzte physiologische Relevanz von In-vitro-Modellen

  • eingeschränkte Zell-Zell- und Zell-Matrix-Interaktionen

  • mangelhafte Steuerung des Nährstoffflusses und der Nährstoffdiffusion

  • mangelnde Skalierbarkeit bei komplexen Gewebestrukturen

Herkömmlichen Gerüsten fehlt es oft an der Kombination aus struktureller Präzision, Durchlässigkeit und funktionaler Integration, die für biomedizinische Anwendungen der nächsten Generation erforderlich ist.

Was Aeromaterialien leisten können

Aeromaterialien bilden ein hochporöses, vernetztes 3D-Netzwerk, das als Biotemplat für die Zellorganisation und das Zellwachstum dienen kann. Zu den wichtigsten funktionalen Vorteilen zählen:

  • Echte 3D-Gerüstarchitektur
    Zellen können innerhalb einer volumetrischen Struktur wachsen, wandern und sich organisieren, anstatt nur auf einer Oberfläche

  • Hohe Porosität und Durchlässigkeit
    Effizienter Transport von Nährstoffen, Sauerstoff und Signalmolekülen

  • Von Grund auf biokompatibel

    Ob als reines Kohlenstoffgerüst oder in Kombination mit Hydrogelmatrizen – unsere Materialien fördern die Lebensfähigkeit und Adhäsion der Zellen, ohne unerwünschte biologische Reaktionen hervorzurufen, und lassen sich an die spezifischen Anforderungen Ihrer Anwendung anpassen.

  • Anpassbare strukturelle Eigenschaften
    Porengröße, Dichte und mechanische Eigenschaften können an bestimmte Zelltypen angepasst werden

  • Elektrische Leitfähigkeit
    Kann gezielt integriert werden, um die Stimulation oder Erfassung in elektroaktiven Geweben (z. B. Nerven- oder Muskelsystemen) zu ermöglichen

  • Leicht und skalierbar
    Großflächige oder komplexe Geometrien können ohne nennenswerte Materialmasse ermöglicht werden

Dies ermöglicht realistischere biologische Umgebungen und unterstützt die Entwicklung funktionsfähiger Gewebe in vitro.

Anwendungs-beispiele

3D-Zellkulturplattformen
Physiologisch relevantere Modelle für Forschung, Prüfung und Wirkstoffentwicklung

Gewebetechnologische Gerüste für Forschung und Modellentwicklung
Vorlagen für die Züchtung strukturierter Gewebe wie Haut, Muskeln oder neuronale Netzwerke

Forschung zu regenerativer Medizin
Förderung der Zelldifferenzierung und -organisation in kontrollierten Umgebungen

Bioelektronische Schnittstellen
Leitfähige Gerüste zur Stimulation und Überwachung der Zellaktivität

Beschäftigen Sie sich mit der Erforschung der nächsten Generation biologischer Systeme und Gewebemodelle?

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Relevante wissenschaftliche Veröffentlichungen

Mit einer Porosität von über 99 %, miteinander verbundenen Hohlröhren und einer anpassbaren Oberflächenchemie ahmt Aeromaterial die Struktur von biologischem Gewebe nach. Forscher haben es erfolgreich als Gerüst für das Wachstum verschiedener Säugetierzelltypen eingesetzt.

A Tunable Scaffold of Microtubular Graphite for 3D Cell GrowthLamprecht et al. — ACS Applied Materials & Interfaces, 2016 Die erste Studie, die Aero-Graphit als brauchbares Gerüst für die 3D-Zellkultur von Säugetierzellen vorstellt. Fibroblasten hafteten erfolgreich an dem Material und drangen über vier Tage hinweg in das Material ein, wodurch die biologische Verträglichkeit der Struktur nachgewiesen wurde. Lesen Sie die Veröffentlichung

Wet-Chemical Assembly of 2D Nanomaterials into Lightweight, Microtube-Shaped, and Macroscopic 3D Networks Rasch et al. — ACS Applied Materials & Interfaces, 2019 Beschreibt ein Verfahren zur Herstellung maßgeschneiderter 3D-Gerüstvarianten durch Einbindung verschiedener Kohlenstoff-Nanomaterialien in das Aeromaterial — wodurch die mechanische Steifigkeit über mehrere Größenordnungen hinweg eingestellt werden kann, von gewebeähnlicher Weichheit bis hin zu struktureller Festigkeit. Lesen Sie die Veröffentlichung

3D Aerohydrogel Scaffolds for Brain Tissue Engineering and In Vitro Neuroscience  Hartig, Schlotterose et al. — Chemical & Biological Engineering, 2026 Demonstriert Aerohydrogel-Gerüste als Plattform für die 3D-Kokultur von Gehirnzellen, die menschliche Mikroglia und Astrozyten erfolgreich stützen und gleichzeitig die interzelluläre Kommunikation über physisch getrennte Gerüste hinweg ermöglichen – wobei Astrozyten eine messbare schützende Wirkung auf die Entzündungsreaktion der Mikroglia zeigen. Lesen Sie die Veröffentlichung