Epifania Bono

Standardized 3D Bioprinting of Soft Tissue Models with Human Primary Cells.

Cells grown in 3D are more physiologically relevant than cells cultured in 2D. To use 3D models in substance testing and regenerative medicine, reproducibility and standardization are important. Bioprinting offers not only automated standardizable processes but also the production of complex tissue-like structures in an additive manner. We developed an all-in-one bioprinting solution to produce soft tissue models. The holistic approach included (1) a bioprinter in a sterile environment, (2) a light-induced bioink polymerization unit, (3) a user-friendly software, (4) the capability to print in standard labware for high-throughput screening, (5) cell-compatible inkjet-based printheads, (6) a cell-compatible ready-to-use BioInk, and (7) standard operating procedures. In a proof-of-concept study, skin as a reference soft tissue model was printed. To produce dermal equivalents, primary human dermal fibroblasts were printed in alternating layers with BioInk and cultured for up to 7 weeks. During long-term cultures, the models were remodeled and fully populated with viable and spreaded fibroblasts. Primary human dermal keratinocytes were seeded on top of dermal equivalents, and epidermis-like structures were formed as verified with hematoxylin and eosin staining and immunostaining. However, a fully stratified epidermis was not achieved. Nevertheless, this is one of the first reports of an integrative bioprinting strategy for industrial routine application.

In vitro characterization of a new composite material for biomedical applications and 3D (bio)printing

biomedical applications and 3D (bio)printing Epifania Bono1, Christoph Evers2, Franca Schmid2, Ursula Graf-Hausner3, Markus Rimann1 1Zurich University of Applied Sciences ZHAW, Institute of Chemistry and Biotechnology ICBT, Einsiedlerstrasse 31, 8820 Waedenswil, Switzerland 2Saremco Dental AG, Gewerbestrasse 4, 9445 Rebstein, Switzerland 3graf3dcellculture, Bühlackerweg 5, 8405 Winterthur, Switzerland

Aktuelle Trends bei der in vitro-Substanztestung in Deutschland und der Schweiz

o Der Bedarf an Testsystemen fur chemische und pharmakologisch aktive Substanzen ist aufgrund regulatorischer Vorgaben (EU-Chemikalienverordnung REACH, Kosmetikverordnung) immens gestiegen. Anstelle der heute noch ublichen Tierversuche sollen kunftig organotypische Gewebekulturen treten, deren Aussagekraft eine hohere Relevanz verspricht. Tierversuche werfen zur ethischen Problematik weitere Limitierungen wie die unzureichende Verfugbarkeit oder die haufig nicht gewahrleistete Ubertragbarkeit von Daten aus dem Tiermodell auf den Menschen auf. Es wird erwartet, dass durch organotypische Gewebekulturen die Medikamentenentwicklung und Wirkstofftestung sicherer und vorhersehbarer werden. Die neuen Testverfahren sind des Weiteren durch die Verwendung von patientenspezifischem Material als Erganzung zu klinischen Studien zu sehen, da dadurch die genetische Vielfalt der Patienten besser berucksichtigt werden kann. Nach einer DECHEMA-Umfrage im Jahr 2009 zu akademischen und industriellen Forschungsaktivitaten auf dem Gebiet der Zellund Gewebekulturtechnik fur die regenerative Medizin und Substanzprufungen in Deutschland [1] wurde im Jahr 2013 eine Neubewertung der Aktivitaten in diesem Bereich durchgefuhrt und um die Aktivitaten in der Schweiz erweitert. Die Umfrage wurde zudem starker auf die in vitro-Substanztestung einschlieslich der Nutzung systembiologischer Methoden ausgerichtet. Auf deutscher Seite wurde die Studie durch die Beirate der Fachgruppen „Zellkulturtechnologie“ und „Medizinische Biotechnologie“ der DECHEMA e. V., auf schweizerischer Seite vom nationalen Kompetenzzentrum TEDD (Tissue Engineering for Drug Development and Substance Testing) getragen.

Tissue engineering for drug development : defined organotypic skin models

Diabetis is a widespread disease and numbers of patients are supposed to rise to 380 million within the next 20 years. Therefore products, which are able to minimize secondary effects of diabetis, will be of demanding interest. As the blood sugar level in diabetic patients is increased, expanded occurance of advanced glycated end (AGE) products can be observed. These products are generated when sugars interact with lysine residues of amino acids in a non-enzymantic reaction and result in a crosslinking of proteins. In skin collagen I is the most prominent matrix protein. AGE formation in collagen structures result in a decreased matrix elasticity. The aim of the project presented here was to establish and characterize a three dimensional skin model, which exhibits a glycated dermal compartment, similar to diabetic skin. Such a specialized model is intended to serve as a tool to study the cellular pathways of skin cell answers as well as the impact of potent drugs.