\nAn der TU Dresden besch\u00e4ftigt sich Johannes Windisch am Zentrum f\u00fcr Translationale Knochen-, Gelenk- und Weichgewebeforschung damit, wie sich lebende Zellen mit Hilfe von 3D-Druckern in Strukturen drucken lassen, die dann bestimmte Aufgaben \u00fcbernehmen k\u00f6nnen. In einer aktuellen Studie hat er sich damit besch\u00e4ftigt, inwiefern feiner Sand von Mars und Mond genutzt werden kann, um praktisch das zu druckende Material zu verbessern oder die Zellen, in diesem Fall Mikroalgen, zu ern\u00e4hren.\n<\/p>\n
\nWarum wollen Sie wissen, ob man Mond- oder Marsgestein f\u00fcr die Kultivierung von Mikroorganismen nutzen kann?<\/strong>\n<\/p>\n \nDerzeit tritt die Raumfahrt in eine Phase ein, in der wir das Umfeld der Erde verlassen. Noch sind Menschen haupts\u00e4chlich an Bord der ISS. Aber die ESA will zum Mond und langfristig auch Richtung Mars. Das bedeutet: Je weiter Astronauten sich von der Erde entfernen, desto unabh\u00e4ngiger m\u00fcssen sie werden. Das betrifft Versorgungsfl\u00fcge, medizinische Versorgung, Ern\u00e4hrung, all das. Deshalb wird gerade in Technologien investiert, die diese Unabh\u00e4ngigkeit herstellen sollen. Eine davon ist das 3D-Bioprinting, also der 3D-Druck von lebenden Strukturen. <\/p>\n Daf\u00fcr gibt es prim\u00e4r zwei Anwendungsgebiete. Der erste ist die Medizin. Da werden verschiedene Typen von humanen Zellen in Medien gemischt und dann auf verschiedene Weise in gewebe\u00e4hnliche Strukturen und Zellanordnungen gedruckt. So k\u00f6nnte man unter anderem k\u00fcnstliche Haut als Ersatz herstellen.\n<\/p>\n \nDer zweite Anwendungsfall, da werden die Mikroalgen relevant, sind Kreislaufsysteme zur Lebenserhaltung. Sie stellen den Astronauten Sauerstoff bereit oder reinigen Abwasser. Das passiert schon jetzt auf der Erde. Auch hier werden solche Algen in manchen Kl\u00e4ranlagen verwendet. Algen sind aber auch spannend, weil sie pharmazeutische Wirkstoffe erzeugen k\u00f6nnten, oder auch als Nahrungsmittel geeignet w\u00e4ren.\n<\/p>\n \nWarum verwenden Sie 3D-Druck? Sie k\u00f6nnten die Algen doch auch einfach in fl\u00fcssigen Kulturen z\u00fcchten?<\/strong>\n<\/p>\n \nJa, meistens stellt man sich das so vor, dass die einzelligen Algen in ihrem Medium schwimmen und alles verstoffwechseln, was wir ihnen geben. So l\u00e4uft das auch in den Kl\u00e4ranlagen, da schwimmen die Algen sozusagen in der Suppe mit. Bei einem Experiment m\u00fcssten wir sie dann aber am Ende herausfiltern, denn wir wollen ja nur den Stoffwechsel untersuchen, also was wir hineingeben und herausbekommen. Deshalb versuchen wir, die Algen von vornherein in eine Art Filter einzubetten. Sie werden dann in Hydrogele eingebettet und dann in eine Art Gitter gedruckt. Dieses Gitter k\u00f6nnen wir dann im Experiment zum Beispiel von Abwasser durchstr\u00f6men lassen und untersuchen, wie viel CO2 aufgenommen und wie viel Sauerstoff abgegeben wird? Werden Nitrate oder Phosphate verstoffwechselt, die aus dem Abwasser entfernt werden sollen? Da k\u00f6nnen wir dann am Ende das Wasser untersuchen, ohne dass die Mikroalgen drin sind. Au\u00dferdem k\u00f6nnen wir einfach das Gitter tauschen, wenn die Algen zu dicht gewachsen sind und die Effizienz sinkt. Wir drucken ein neues und h\u00e4ngen das ein, ohne den Prozess anzuhalten.\n<\/p>\n \nF\u00fcr die jetzt publizierte Studie haben Sie Mond- und Marsgestein, sogenanntes Regolith, untersucht. Wo haben Sie das denn herbekommen?<\/strong>\n<\/p>\n \nEchter Mond- oder Marsstaub w\u00e4re unfassbar teuer. Aber es gab eine Arbeitsgruppe an der University of Central Florida, das sogenannte Exolith Lab. Dort haben Forscherinnen und Forscher Daten von Sonden und den Rovern ausgewertet, die Mond und Mars untersucht haben. Sie haben die Zusammensetzung des Gesteins analysiert, die Mineralogie, also die chemische Zusammensetzung und die Korngr\u00f6\u00dfenverteilung an unterschiedlichen Orten auf Mond und Mars betrachtet. Dann haben sie \u00c4quivalente hergestellt, also Regolith, das mineralisch, chemisch und von seinen Korngr\u00f6\u00dfen jeweils dem Gestein auf Mond- oder Marsboden entspricht. Diese Ersatzmischungen sind zwar nicht perfekt identisch. Es gibt Unterschiede, etwa bei Spurenelementen oder der Oberfl\u00e4chenchemie. Aber im Gro\u00dfen und Ganzen funktionieren diese Materialien sehr gut als Laborersatz.\n<\/p>\n \nWelche Funktionen erf\u00fcllt das Regolith in ihrem Experiment?<\/strong>\n<\/p>\n \nDa gibt es zwei Aspekte. Zum einen suchen wir nach Stoffen, die unsere Hydrogele mit den Zellen darin stabilisieren, damit sie im 3D-Druckprozess gut funktionieren. Wir haben da bisher vor allem mit Methylzellulose als Andicker gearbeitet und jetzt untersucht, ob wir das durch Regolith ersetzen k\u00f6nnen. Au\u00dferdem wissen wir bereits, dass es verschiedene Mikroorganismen gibt, die Teile des Regoliths als Nahrungsquelle nutzen k\u00f6nnen. Eine Gruppe aus Bremen hat zum Beispiel gezeigt, dass Cyanobakterien tats\u00e4chlich in einer Marsatmosph\u00e4re auf Wasser und Regolith wachsen, also sich ihre N\u00e4hrstoffe direkt dort herausziehen k\u00f6nnen. <\/p>\n Unsere Mikroalgen k\u00f6nnen das leider nicht. Sie brauchen die N\u00e4hrstoffe gel\u00f6st in ihrem Kulturmedium. Deshalb haben wir geschaut, was passiert, wenn wir das Regolith in das Zellkulturmedium einbringen. Welche Stoffe werden dort freigesetzt? Wie werden diese Stoffe genutzt?\n<\/p>\n \nWelche N\u00e4hrstoffe sind in den Gesteinen enthalten?<\/strong>\n<\/p>\n \nDas sind tats\u00e4chlich eine ganze Reihe von Stoffen. Wir haben uns davon exemplarisch acht angeschaut. Sehr relevant sind etwa Phosphate, aber auch Eisen, Magnesium, Kalium, Calcium oder auch Aluminium. Eine ganze Reihe von Spurenelementen sind wichtig f\u00fcr die Photosynthese von den Mikroalgen.\n<\/p>\n \nWie gut hat das Regolith als Nahrungsquelle f\u00fcr die Mikroorganismen funktioniert?<\/strong>\n<\/p>\n \nDas l\u00e4sst sich nicht pauschal zusammenfassen. Von den verschiedenen Regolith-Simulantien werden in verschiedenen Kulturmedien unterschiedliche Stoffe freigesetzt. Mikroalgen oder Cyanobakterien gehen damit auch unterschiedlich um. Deswegen gibt es praktisch keine perfekte Kombination, wo wir ausschlie\u00dflich Regolith nutzen k\u00f6nnen. Aber wir haben jetzt Rezepte daf\u00fcr, welche Stoffe wir von der Erde mitbringen m\u00fcssen und welche durch das Regolith verf\u00fcgbar w\u00e4ren.\n<\/p>\n \nW\u00e4ren Ihre Ergebnisse \u00fcbertragbar auf die echten Bedingungen auf Mond und Mars?<\/strong>\n<\/p>\n \nDas h\u00e4ngt nat\u00fcrlich vom konkreten Ort ab. Beim Mars m\u00fcssten wir schauen, wie hoch der Perchlorat-Gehalt jeweils ist. Eventuell m\u00fcsste man das Regolith zuerst waschen und vielleicht auch malen, wenn die K\u00f6rnung noch zu gro\u00df ist. Ein Vorteil ist aber, dass es dort oben im Gegensatz zu sehr vielen anderen Dingen in fast unbegrenzter Menge verf\u00fcgbar ist. Und es ist steril. Man m\u00fcsste es also nur einsammeln. Aber grunds\u00e4tzlich sind wir relativ weit mit unserem Wissen. Wir k\u00f6nnten tats\u00e4chlich das Material dort in unser Hydrogel einbringen.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"An der TU Dresden besch\u00e4ftigt sich Johannes Windisch am Zentrum f\u00fcr Translationale Knochen-, Gelenk- und Weichgewebeforschung damit, wie…\n","protected":false},"author":2,"featured_media":615313,"comment_status":"","ping_status":"","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[1835],"tags":[110395,11235,940,146116,146112,38334,94539,12700,102960,3364,29,2386,111599,427,146122,6784,30,74935,146119,146114,146115,146118,13000,6759,146111,26075,46334,35854,146117,146121,426,146110,859,118038,146120,52409,146113],"class_list":{"0":"post-615312","1":"post","2":"type-post","3":"status-publish","4":"format-standard","5":"has-post-thumbnail","7":"category-dresden","8":"tag-3d-druck","9":"tag-abwasser","10":"tag-aluminium","11":"tag-astronauten","12":"tag-bioprinting","13":"tag-calcium","14":"tag-central","15":"tag-co2","16":"tag-cyanobakterien","17":"tag-de","18":"tag-deutschland","19":"tag-dresden","20":"tag-eisen","21":"tag-esa","22":"tag-exolith","23":"tag-florida","24":"tag-germany","25":"tag-hydrogel","26":"tag-kalium","27":"tag-kreislaufsystem","28":"tag-lebenserhaltung","29":"tag-magnesium","30":"tag-mars","31":"tag-mdr-wissen","32":"tag-mikroalgen","33":"tag-mikroorganismen","34":"tag-mond","35":"tag-naehrstoffe","36":"tag-phosphate","37":"tag-photosynthese","38":"tag-raumfahrt","39":"tag-regolith","40":"tag-sachsen","41":"tag-sauerstoff","42":"tag-spurenelemente","43":"tag-university","44":"tag-zellkultur"},"share_on_mastodon":{"url":"https:\/\/pubeurope.com\/@de\/115643744915867361","error":""},"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.europesays.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/615312","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.europesays.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.europesays.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.europesays.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/users\/2"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.europesays.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=615312"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/www.europesays.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/615312\/revisions"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.europesays.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/media\/615313"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.europesays.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=615312"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.europesays.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=615312"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.europesays.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=615312"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}