Forschungskompetenzen
Wir verfügen über ein umfassendes Netzwerk mit wissenschaftlichen Einrichtungen und Universitäten. Die Zusammenarbeit ermöglicht uns den Zugang zu Expertenwissen und fördert die Praxisnähe unserer Projekte. Unser Ziel ist es Methoden zu entwickeln, um die Herstellung künstlicher Gewebe zu ermöglichen, um diese in Kliniken nutzbar zu machen.
Biofabrication & Engineering
Bioprinting und Materialentwicklung:
Bioprinting umfasst 3D-Druckverfahren, bei denen Biomaterialien und Zellen zu komplexen gewebeähnlichen Strukturen aufgebaut werden können. Moderne lichtbasierte Bioprinting-Technologien ermöglichen es, solche Strukturen mit hoher räumlicher Präzision herzustellen und Eigenschaften gezielt zu steuern. Durch Variation der Materialzusammensetzung sowie der Belichtungsparameter lassen sich mechanische und biochemische Eigenschaften einstellen, die das Verhalten von Zellen beeinflussen – etwa ihr Adhäsions-, Migrations-, Wachstums- und Differenzierungsverhalten. Auf diese Weise entstehen 3D-Modelle, die natürliche Gewebe besser nachbilden und für die Tumorforschung sowie das Verständnis zellulärer Prozesse genutzt werden können. Durch den Einsatz dreidimensionaler Zellkultursysteme unter Integration humaner Zellen, schaffen wir naturnahe Mikroumgebungen, in denen kardiovaskuläres und muskuloskelettales Gewebe unter physiologischen Bedingungen heranreifen kann. Biomechanische Stimulation und maßgeschneiderte Scaffolds fördern dabei die strukturelle und funktionelle Organisation der Zellen. Parallel dazu werden neuartige dynamische Perfusionsgeräte entwickelt, die eine kontrollierte Nährstoffversorgung, mechanische Konditionierung und Untersuchung der Konstrukte über längere Zeiträume ermöglichen. Diese Bioreaktorsysteme simulieren die mechanischen Kräfte in nativen Zellumgebungen und beschleunigen die Gewebereifung gezielt. Unser Ziel: funktionsfähige Modelle, die es ermöglichen die Funktions- Struktur Beziehungen verschiedener Gewebestrukturen näher zu erforschen.
Mech. Charakterisierung
Mechanische Charakterisierung - AFM und Mikro-Indentation
Mittels Rasterkraftmikroskopie (AFM) quantifizieren wir die nanomechanischen Eigenschaften von Knorpel- und Gefäßgewebe sowohl auf Einzelzellebene als auch im intakten Gewebeverbund. Ergänzend ermöglichen makroskopische Indentations- und Kompressionsprüfsysteme die Erfassung mechanischer Kennwerte auf Gewebeebene. Die Kombination beider Skalen – von der Einzelzellmechanik bis zur makroskopischen Gewebeantwort – erlaubt eine umfassende biomechanische Bewertung nativer sowie in vitro generierter Konstrukte. Die Korrelation dieser Parameter mit histologischen und biochemischen Analysen schafft ein vollständiges Bild der strukturellen und funktionellen Gewebequalität. Damit liefert die mehrskalige mechanische Charakterisierung essenzielle Bewertungskriterien für die Entwicklung funktionaler Knorpel- und Gefäßkonstrukte im Tissue Engineering.
Laborausstattung
01 Bioprinting
Wir ermöglichen hiermit die Herstellung biologischer Strukturen sowie den Druck von mit Zellen beladenen Hydrogelen.
- mSLAb based - diverse Eigenumbauten
- CellInk Bio X6
02 LIFT-Aufbau
Ein kooperativ entwickelter/genutzter Aufbau mit dem LaserZentrum an der Hochschule München
Versuchsaufbau/Platform für laserbasierten Zelltransfer (Einzelzellen, Sphäroide)
03 Zellbiologische Grundausstattung
Die zellbiologische Infrastruktur ermöglicht die sterile Kultivierung, Manipulation und Langzeitbeobachtung von Zellen. Sie bildet die Basis für alle Arbeiten mit Primärzellen, Zelllinien und 3D‑Modellen.
- Sicherheitswerkbänke
- Inkubatoren
- Autoklaven
- Elektroporator Nucleofector
04 Laborausstattung für zell- und molekularbiologische Analytik
Für DNA‑, RNA‑ und Proteinanalysen stehen vielseitige Geräte zur Verfügung, die quantitative und qualitative Auswertungen sowie Einschätzungen zur Zellviabilität ermöglichen.
- qPCR‑System LightCycler 480 (Roche)
- Kryostat Leica CM 1950
- Zentrifugen
- Multiwell-Platten‑Reader Tecan
- Gel- Elektrophoresekammern und Dokumentation
05 Mikroskopie & Imaging
Der Mikroskopie‑Bereich deckt hochauflösende Bildgebung von lebenden und fixierten Proben ab – von konfokaler Fluoreszenz bis hin zu nanoskaliger Kraftmessung.
- Leica Stellaris 8 (CLSM)+ Bruker AFM Nanowizard 4
- Zeiss Observer Z1 (Epifluoreszenz) + Apotome + Inkubation für Time laps
- Stereomikroskop M 165 C (Leica)
06 Mechanische Charakterisierung
Wir können Materialeigenschaften, Zellmechanik und Gewebeverhalten präzise untersuchen.
- Mikro‑Universalprüfgerät Mach‑1 (Biomomentum)
- Leica Konfokalmikroskop + Bruker AFM Nanowizard 4 (XP)
- AFM JPK Nanowizard 1
- Asylum MFP‑3D
07 Custom-made Bioreaktoren
Eigenentwicklungen:
- Perfusionssystem zur Kultivierung und Überwachung von künstlichen vaskulären Strukturen
- Perfusions-Mikrobioreaktor zur Kultivierung von Knochen/Knorpelkonstrukte
08 Biomaterialherstellung
- Plasmacleaner
- Spin coater
- Gefriertrockner
09 Konventioneller-3D-Druck
Wir ermöglichen hiermit die Herstellung maßgeschneiderte Bauteile.
- Form 3B (Formlabs)
- Form 2 (Formlabs)
- Bambu LabX1 Carbon
- Bambu Lab P1S
- Phrozen Sonic Mini 8K
Phrozen Sonic Mini 4K - Ultimaker 3
10 Geräte anderer Labore
Darüber hinaus stehen in den am CANTER beteiligten Laboren weitere Methoden und Geräte, zur Verfügung: u. A. ein großes Spektrum an molekular- und zellbiologischen Techniken und weitere 3D-Drucker:
- Zwei-Photonen-Polymerisation Photonic Professional GT+ (NanoScribe) im Labor für 3D-Nanostrukturen und Nano-3D-Druck an der Hochschule München
- 2-Photonen-Stereolithographie-Drucker NanoScribe Quantum X, (MPI)
- FIB-REM im Labor für Werkstoffkunde an der Hochschule München
- Leistungsfähige Rechner für Simulation und KI
- Konfokal-, SHG- und STED-Mikroskope im Multi Photon Imaging Labor an der Hochschule München
- ein Rasterelektronenmikroskop, sowie leistungsfähige Rechner für die Simulation