Statt geformt, gefräst oder gegossen wird immer mehr gedruckt: Diese Technik zur Herstellung dreidimensionaler Objekte hat bereits in viele Anwendungsbereiche Einzug gehalten. Forschende tüfteln allerdings noch an immer feineren Verfahrenstechniken zur Herstellung komplexer Gebilde aus vielen unterschiedlichen Materialien. Viele basieren darauf, dass Substanzen schichtweise aufgetragen werden, um nach und nach eine dreidimensionale Struktur zu bilden. Daneben gibt es aber auch Verfahren, bei denen Objekte entstehen, indem Substanzen an bestimmten Stellen gezielt ausgehärtet werden.
Neue 3D-Laserdruck-Tinten sind gefragt
Mit der Technik des 3D-Laserdrucks mittels Zwei-Photonen-Polymerisation können dabei auch extrem kleine Objekte hochkomplex gestaltet werden. Solche Gebilde im Mikro- und Nanobereich besitzen unter anderem in der Optik und Photonik sowie der Biomedizin spannendes Anwendungspotenzial. Bei dem Verfahren wird ein fokussierter Laserstrahl auf einen flüssige „Tinte“, gerichtet, die auf Licht reagiert: Das gezielte Laserlicht aktiviert dann spezielle, als Photoinitiatoren bezeichnete Moleküle und löst dadurch eine chemische Reaktion aus, die zu einer lokalen Verfestigung der Substanz führt. Als Tinten-Material für den 3D-Laserdruck werden bislang meist Polymere auf der Basis von Erdölprodukten verwendet. Sie sind somit nicht nachhaltig und können vor allem Bestandteile enthalten, die für Lebewesen schädlich sind.
Deshalb haben sich die Forschenden um Clara Vazquez-Martel von der Universität Heidelberg auf die Suche nach natürlichen Alternativen für die Gewinnung von 3D-Laserdruck-Tinte gemacht. Dabei haben sie sich den sogenannten Mikroalgen zugewendet: einzellige Organismen, die in Gewässern Photosynthese betreiben. Durch ihre Substanz-Profile schienen sie vielversprechendes Potenzial als „Biofabriken“ aufzuweisen und außerdem wachsen sie schnell und binden im Zuge der Kultivierung sogar Kohlendioxid. „Dennoch sind die Mikroalgen bisher kaum als Rohstoffe für den lichtbasierten 3D-Druck in Betracht gezogen worden“, sagt Seniorautorin Eva Blasco von der Universität Heidelberg.
Zunächst machte sich das Team auf die Suche nach geeigneten Algen-Kandidaten für die Nutzung als „Biofabriken“. Sie wählten schließlich zwei recht unterschiedliche Arten aus: die Kieselalge Odontella aurita und die Grünalge Tetraselmis striata. Sie weisen besonders interessante Lipide in Form von Triglyzeriden auf, die für die Nutzung als Tinten-Substanzen interessant sein könnten. „Die aus Mikroalgen gewonnene Triglyceride enthalten besonders lange Fettsäureketten, was einen höheren Grad der Nachfunktionalisierung ermöglicht“, schreiben die Autoren.
