Neue, steinharte Biotinte
Forscher der EPFL haben ein Verfahren zum 3D-Drucken einer Tinte veröffentlicht, die Calciumcarbonat produzierende Bakterien enthält. Das 3D-gedruckte mineralisierte Biokomposit ist beispiellos stark, leicht und umweltfreundlich und bietet eine Reihe von Anwendungen von der Kunst bis zur Biomedizin.
Die Natur kann Verbundmaterialien generieren, die gleichzeitig leicht und stark, porös und steif sind – wie die Schalen von Weichtieren oder Knochen. Die industrielle Herstellung solcher Materialien ist jedoch äusserst anspruchsvoll. Forscher des Soft Materials Laboratory (SMAL) der School of Engineering an der EPFL haben nun eine 3D-druckbare Tinte entwickelt, die Sporosarcina pasturii enthält. Wenn dieses Bakterium einer harnstoffhaltigen Lösung ausgesetzt wird, löst es einen Mineralisierungsprozess aus, der Calciumcarbonat (CaCO3) produziert. Das Ergebnis: Die Forscher können mit ihrer «BactoInk»-Tinte praktisch jede Form in 3D drucken, die dann im Laufe weniger Tage allmählich mineralisiert.
Laborleiterin Esther Amstad erklärt: «Anstatt Mineralien zu drucken, haben wir mit unserem BactoInk ein polymeres Gerüst gedruckt, das in einem zweiten Schritt mineralisiert wird. Nach etwa vier Tagen führt der durch die Bakterien im Gerüst ausgelöste Mineralisierungsprozess zu einem Endprodukt, das einen Mineralgehalt von über 90 Prozent aufweist.» Das Ergebnis ist ein starkes und widerstandsfähiges Biokomposit, das mit einem Standard-3D-Drucker ohne die für die Herstellung von Keramik nötigen hohen Temperaturen hergestellt werden kann. Endprodukte enthalten keine lebenden Bakterien mehr, da sie am Ende des Mineralisierungsprozesses in Ethanol getaucht werden.
Das SMAL nennt als potenzielle Anwendungen die Restaurierung von Kunstwerken. Die Tinte kann auch direkt in eine Zielstelle injiziert werden, etwa in einen Riss oder eine Ausbruchstelle in einer Statue. Da Struktur und mechanische Eigenschaften des Biokomposits denen von Knochen nachempfunden sind, könnte die Tinte auch für biomedizinische Anwendungen interessant machen.