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Der Einzug von additiven Fertigungsmethoden, insbesondere 3D-Druckverfahren, in die Bio- und Medizinwissenschaften bietet großes Potenzial für die Bereitstellung von maßgeschneiderten Gerüststrukturen und 3D-Zellkultursystemen sowie deren Einsatz bei der gezielten Gewebe- und Organrekonstruktion. Eine zunehmende Bedeutung gewinnt daher die Entwicklung geeigneter druckbarer Materialien, um künstliche Mikroumgebungen für Zellen zu schaffen, welche die natürliche extrazelluläre Matrix imitieren und das Zellwachstum in 3D fördern. Die vorliegende Arbeit befasst sich mit dem chemisch-biologischen Design von zellfreien Biomaterialien sowie zellenthaltenden Biotinten für verschiedene lichtbasierte Biofabrikationsprozesse wie das 3D-Bioprinting, Direct Laser Writing und Photopatterning. Die neu entwickelten Materialkompositionen auf Basis von funktionalisierter Gelatine, Polyethylenglykol und Polycaprolacton gewährleisten eine verbesserte Zellverträglichkeit, kontrollierte viskoelastische Eigenschaften sowie Adaptivität gegenüber externen Umwelteinflüssen. Sie sollen damit einen wichtigen Beitrag leisten, um die Bandbreite und Komplexität der zur Verfügung stehenden Materialien für 3D-Druckverfahren im Tissue Engineering zu erweitern und auf die jeweiligen Bedürfnisse zuzuschneiden.

Um bei der Entwicklung neuer Medikamente die Anzahl der benötigten Tierversuche zu reduzieren und die Übertragbarkeit auf den Menschen zu verbessern, versucht die Wissenschaft durch das Tissue Engineering funktionelle dreidimensionale Gewebemodelle zu entwickeln. Eine vielversprechende Methode zur präzisen Rekonstruktion von Gewebemodellen ist der 3D-Biodruck. Die Wahl einer geeigneten Biotinte für den Druckprozess ist dabei von entscheidender Bedeutung. Die Biotinte muss zum einen die biologischen Anforderungen der Zellen und zum anderen die physikalischen Anforderungen des 3D-Druckprozesses erfüllen. Die vorliegende Arbeit befasst sich daher mit der Entwicklung von Hydrogelen als Biotinten für den 3D-Biodruck zum Aufbau von humanen in vitro Gewebemodellen.