Algen in Kombination mit sichtbarem Licht können Tinte für kultiviertes Fleisch erzeugen

29.05.2023 - Korea, Rep.

Vor einigen Jahren veröffentlichte eine französische Tageszeitung einen Artikel mit der Überschrift "Koreas Nutzung von Algen als Nahrungsmittelzutat für die Erde". In dem Artikel wurde das ökologische Potenzial von Algen hervorgehoben, die der westliche Mensch aufgrund ihrer weichen und breiigen Konsistenz in der Regel als unsympathisch empfindet. Algen besitzen die Fähigkeit, atmosphärisches Kohlendioxid zu absorbieren und deutlich weniger Kohlenstoffemissionen zu erzeugen. Folglich könnte der bloße Verzehr von Algen eine konstruktive Rolle beim Umweltschutz spielen. Dennoch wurden Fortschritte bei der Produktion von kultiviertem Fleisch mit Algen gemacht, was einen neuen Ansatz für die Erhaltung der Erde darstellt. Darüber hinaus können Algen auch bei der Entwicklung künstlicher Organe für Menschen mit Organversagen eingesetzt werden.

Das Forschungsteam unter der Leitung von Professor Hyung Joon Cha vom Fachbereich Chemieingenieurwesen und der School of Convergence Science and Technology sowie den Doktoranden Sangmin Lee und Dr. Geunho Choi vom Fachbereich Chemieingenieurwesen am POSTECH hat eine Biotinte entwickelt, die sich durch eine verbesserte Lebensfähigkeit der Zellen und eine höhere Druckauflösung auszeichnet. Erreicht wurde dies durch die Verwendung von aus Algen gewonnenem Alginat, einem natürlichen Kohlenhydrat, und unschädlichem sichtbarem Licht. Die Forschungsergebnisse wurden in Carbohydrate Polymers, einer internationalen Fachzeitschrift im Bereich der Biomaterialien, veröffentlicht.

3D-Bioprinting ist eine Methode zur Herstellung von künstlichen Organen oder Geweben mit Hilfe von Biotinten1), die Zellen enthalten. Diese Technik ist ein vielversprechendes Verfahren im Bereich des Tissue Engineering und der regenerativen Medizin, das auch im Foodtech-Sektor aufgrund seines Potenzials zur Herstellung von kultiviertem Fleisch, einem aufkommenden Konzept für die Lebensmittelproduktion der Zukunft, große Aufmerksamkeit erregt. Die derzeit verfügbaren Biotinten weisen jedoch Einschränkungen auf, die die Mobilität der Zellen behindern und zu einer geringen Lebensfähigkeit und Druckauflösung der Zellen führen.

Um diese Probleme zu lösen, entwickelte das Forscherteam ein Mikrogel aus einem photovernetzbaren2) Alginat. Anschließend entwickelten sie eine 3D-gedruckte Biotinte, die unter Verwendung dieses photovernetzbaren Alginat-Mikrogels die freie Bewegung und Vermehrung von Zellen ermöglicht. Diese mit Zellen beladene Mikrogel-Biotinte führte zu einer 4-fachen Steigerung der Zellproliferation im Vergleich zu herkömmlichen Biotinten. Darüber hinaus zeigte das Mikrogel eine verringerte Viskosität, wenn es über einen bestimmten Zeitraum äußeren Kräften ausgesetzt war, und nahm auch nach der Verformung sofort wieder seine ursprüngliche Form an. Diese Eigenschaften erhöhten die Auflösung und die Laminierfähigkeit der Druckergebnisse erheblich.

Professor Hyung Joon Cha, der die Forschung leitete, erklärte: "Wir haben funktionelle Gewebestrukturen mit Hilfe einer auf Biomaterialien basierenden Biotinte mit außergewöhnlichen und stabilen Zellladefähigkeiten für den praktischen 3D-Druck hergestellt." Mit Blick auf die Zukunft fügte er hinzu: "Es wird erwartet, dass die künftige Forschung und die Verfeinerung dieser Technologie ihre breite Anwendung bei der Entwicklung künstlicher Organe und der Produktion von kultiviertem Fleisch vorantreiben wird."

Die Forschung wurde durch das Creative Innovation Program der POSCO Holdings und das Value-added Foodtech Development Program des Ministeriums für Landwirtschaft, Ernährung und ländliche Angelegenheiten gefördert.

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