DE102011012412A1 - Device for producing three-dimensional structures in layers, comprises a print head assembly, a radiation source assembly, and a heat source, where the print head assembly is positioned in a controlled manner relative to a working plane - Google Patents

Device for producing three-dimensional structures in layers, comprises a print head assembly, a radiation source assembly, and a heat source, where the print head assembly is positioned in a controlled manner relative to a working plane

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DE102011012412A1
DE102011012412A1 DE102011012412A DE102011012412A DE102011012412A1 DE 102011012412 A1 DE102011012412 A1 DE 102011012412A1 DE 102011012412 A DE102011012412 A DE 102011012412A DE 102011012412 A DE102011012412 A DE 102011012412A DE 102011012412 A1 DE102011012412 A1 DE 102011012412A1
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Withdrawn
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DE102011012412A
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German (de)
Inventor
Claas Bierwisch
Kirsten Borchers
Elke Bremus-Köbberling
Sascha Engelhardt
Careen Graf
Raimund Jäger
Petra Kluger
Hartmut Krüger
Wolfdietrich Meyer
Oliver Refle
Dominik Riester
Nadine Seiler
Dr. Tovar Guenter
Michael Wegener
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Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Original Assignee
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/10Processes of additive manufacturing
    • B29C64/106Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material
    • B29C64/112Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material using individual droplets, e.g. from jetting heads

Abstract

The device comprises a print head assembly (1), a radiation source assembly, and a heat source controllable by a control unit acting on a thermal photolinkable material layer separated on a working plane (E). The print head assembly is positioned in a controlled manner relative to a working plane, and is connected to two reservoir containers (2, 3, 4) in which liquid to paste-like photolinkable materials each having a different photosensitivity level are stored. The respective material is delivered via the print head assembly to the selected locations in the region of the working plane. The device comprises a print head assembly (1), a radiation source assembly, and a heat source controllable by a control unit acting on a thermal photolinkable material layer separated on a working plane (E). The print head assembly is positioned in a controlled manner relative to the working plane, and is connected to two reservoir containers (2, 3, 4) in which liquid to paste-like photolinkable materials each having a different photosensitivity level are stored. The respective material is delivered via the print head assembly to the selected locations in the region of the working plane. The radiation source assembly emits electromagnetic radiation in an areal manner depending upon the photosensitivity of the photolinkable material that is delivered to selected locations on the working plane. The radiation source assembly comprises a laser light source (L) as a single radiation source whose laser beam is focused with the aid of an optical unit for beam deflection- and focusing into a region of the photolinkable material layer, which is delivered in an areal manner onto the working plane by the print head assembly, and initiates two-photon or multi-photon processes in the focus region within the photolinkable material layer. The two-photon or multi-photon processes lead to the solidification of the photolinkable material in the selected locations. The radiation source assembly comprises a first radiation source irradiating in the areal manner onto the working plane. The first radiation source: emits an electromagnetic radiation having a first wavelength or a first wavelength spectrum, which differs from the wavelength of the laser beam; and comprises a LED or diode array or an other light source having limited spectral regions. The optical unit producing a widening laser beam is present in the device by which a laser beam cross-section is expandable to a flat illumination of the photolinkable material that is delivered to the selected locations on the working plane. An optical switching element is provided that supplies laser beam either the unit for beam deflection- and focusing or the laser beam. The optical unit reducing a light intensity of the widening laser beam is introduced in an optical path of the laser beam. The print head assembly: is formed for discharging the photolinkable materials such that the photolinkable material is delivered on the working plane under formation of a flat layer with a uniform layer thickness and a flat surface layer; and comprises pressure nozzles (5, 6) arranged along a line by which the photolinkable material is uniformly delivered. A non-contact working measuring system is provided that detects the layer thickness and/or a layer surface quality of the photolinkable material layer deposited on the working plane. A control unit is provided that controls on the basis of a target/actual-comparison of the print head assembly in a trap of faulty layer thickness and/or the layer surface quality to corrective measures. The photolinkable material is stored in an other photolinkable structure material, an other reservoir unit, and a support material. The support- and the photolinkable structure material are delivered via two different pressure nozzles of the printhead assembly to the selected locations on the respective material of the common working plane. The photolinkable material is stockpiled in the other reservoir unit by which the printhead assembly is delivered in an other working plane. A single piece pipe system has pipe diameters and pipe lengths of 5 mm and 0.1 mu m respectively. The pipe system: has a porous pipe wall having a porous diameter of 0.5-10 mu m and elastic properties, which correspond to the elastic properties of a biological tissue; and consists of biologically compatible material, or is functionalized with a biocompatible material surface. An independent claim is included for a method for producing three-dimensional structures in layers.

Description

  • Technisches Gebiet technical field
  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zur schichtweisen Herstellung von 3D-Strukturen mit einer Druckkopfanordnung, die relativ zu einer Arbeitsebene kontrolliert positionierbar ist und mit wenigstens zwei Reservoirbehältern verbunden ist, in denen flüssig bis pastöses photovernetzbares Material mit jeweils unterschiedlichen Photoempfindlichkeiten bevorratet ist, das jeweils über die Druckkopfanordnung in den Bereich der Arbeitsebene ortsselektiv ausbringbar ist, sowie mit einer Strahlungsquellenanordnung, die elektromagnetische Strahlung in Abhängigkeit der Photoempfindlichkeit des ortsselektiv auf die Arbeitsebene ausgebrachten photovernetzbaren Materials flächig emittiert. The invention relates to an apparatus and a method for layerwise production of 3D structures having a print head assembly which is relatively controlled to a working level can be positioned and is connected to at least two reservoir containers, in which stored liquid to pasty photocrosslinkable material having respective different photosensitivities that is site-selectively be discharged respectively via the printhead assembly in the region of the working plane, and having a radiation source assembly, which emits electromagnetic radiation in dependence on the photosensitivity of the photo-crosslinkable material stationary selectively discharged onto the working plane surface.
  • Stand der Technik State of the art
  • Die Herstellung großvolumiger Teile von mehreren Kubikzentimetern Größe, die zudem über sehr feine Strukturierungen oder Strukturunterbereiche im Mikro- und Submikrometerbereich verfügen, stellt eine verfahrenstechnische Herausforderung dar. Sollen derartige Teile überdies möglichst in einstückiger Bauform und mit einer hohen Formfreiheit hergestellt werden können, so bieten sich für ein derartiges technisches Vorhaben bevorzugt oder letztlich ausschließlich Techniken auf dem Gebiet generativer Herstellverfahren an. The preparation of large-volume parts of several cubic centimeters in size, which also have very fine structuring or structural subregions in the micrometer and submicrometer range, provides a process engineering challenge If such parts also can be made possible in one-piece design and having a high freedom of shape. So offer themselves for such a technical projects preferably at or ultimately solely techniques in the field of generative manufacturing method.
  • In diesem Zusammenhang ist ein laserbasiertes Aufbauverfahren gemäß dem Stereolithographie-Verfahren, kurz SL-Verfahren zu nennen, bei dem ein in einer Arbeitsebene flächig als Schicht aufgetragener, lichtaushärtender Kunststoff von einem Laser ortsselektive ausgehärtet wird. In this connection, a laser-based assembly method according to the stereolithography process, to name just SL-process in which a surface-applied as a layer in a working plane, lichtaushärtender plastic is cured site-selective by a laser. Die Prozedur erfolgt in einem Bad, welches mit einem flüssigen oder pastösen Basismaterial des lichtempfindlichen Kunststoffes gefüllt ist. The procedure is carried out in a bath which is filled with a liquid or pasty base material of the photosensitive resin. Die sich ortsselektiv durch Laserlicht induzierte Materialverfestigung ausbildenden Strukturbereiche in der Arbeitsebene werden in einem nächsten Schritt um den Betrag einer Schichtstärke nach unten in das Bad verfahren, so dass sich erneut eine Kunststoffschicht über den verfestigten Strukturbereichen innerhalb der Arbeitsebene ausbilden kann. Which site-selectively induced by laser light material hardening forming structure regions in the working plane are moved in a next step by the amount of layer thickness down into the bath, so that can form a plastic layer over the solidified structure areas within the work plane again. Eine Vergleichmäßigung der sich erneut ausbildenden Kunststoffschicht erfolgt üblicherweise mit einer Wischereinheit. An equalization of again forming plastic layer is usually performed with a wiper unit. Unter Zugrundelegung von CAD-Daten, die die Form der herzustellenden Struktur beschreiben, wird der Laserstrahl kontrolliert durch bewegliche Spiegel längs der Arbeitsebene bewegt, so dass sich die belichteten Kunststoffschichtbereiche verfestigen und sich mit den bereits in einer Schichtlage unteren bereits verfestigen Strukturen einstückig verbinden. On the basis of CAD data which describe the shape of the structure to be produced, the laser beam is controlled by movable mirrors along the working plane moves so that the exposed layer of plastic areas solidify and bond integrally with the bottom already in a coating layer already solidified structures. Diese Prozessabfolge wird schritt- bzw. schichtweise solange wiederholt bis sich nach und nach eine dreidimensionale Struktur entsteht. This process sequence is gradually or in layers repeated until gradually a three-dimensional structure. Beispielsweise ist aus der For example, from the DE 100 24 618 A1 DE 100 24 618 A1 ein derartiges stereolithographisches Verfahren zur Erzeugung dreidimensionaler Gegenstände bekannt, die durch Bestrahlen flüssiger bis gelartiger Silikonkautschuke mit IR-Laser aufgebaut werden. such a stereolithography method for producing three-dimensional objects are known which are constituted by irradiating a liquid to a gel-like silicone rubbers with IR laser.
  • SL-Verfahren haben aber den Nachteil, dass nur ein einziges Material für den Aufbau einer dreidimensionalen Struktur verwendet werden kann. but SL processes have the disadvantage that only a single material can be used for the construction of a three-dimensional structure. Hinzukommt, dass die Strukturauflösung, dh die Strukturgrößendimensionierung, begrenzt ist, so dass Mikro- und vor allem Submikrometerstrukturen auf diese Weise nicht herstellbar sind. Add to this that the structure resolution, ie the structure size sizing is limited, so that micro- and especially submicron can not be produced in this way. Auch sind Grenzen hinsichtlich der elastischen Struktureigenschaften gesetzt, zumal die mit dem SL-Verfahren verarbeitbaren Kunststoffmaterialien über formstabile und damit gering elastische Eigenschaften verfügen. Also, there are limits with respect to the elastic structural properties, especially since the processable with the SL-molded plastic materials include dimensionally stable and low elastic properties.
  • Eine weitere Verfahrensvariante für die Herstellung einstückiger Strukturen oder Bauteile mittels generativer Herstellungsverfahren stellt die so genannte 3D-Drucktechnik dar, die ein Fertigen dreidimensionaler Teile mit beinahe unbegrenzter Geometriefreiheit erlaubt und dies unter Verwendung mehrerer unterschiedlicher Materialien, so dass beispielsweise Elastizitäten ortselektiv eingestellt werden können. A further process variant for the manufacture of one-piece structures or components by means of generative manufacturing method represents the so-called 3D printing technique that allows a manufacture of three-dimensional parts with an almost unlimited geometric freedom and this so that, for example, elasticity may be adjusted ortselektiv using several different materials. Durch die einstückige Herstellung der Strukturen, kann auf ein späteres Fügen von Einzelteilen zur Herstellung komplexer Strukturen vollständig verzichtet werden. The one-piece production of the structures, can be completely dispensed to a subsequent joining of individual parts for the production of complex structures. Somit löst dieses Verfahren bereits einen Großteil der mit dem SL-Verfahren verbundnen Probleme. Thus, this method already solves a lot of the verbundnen with the SL process problems.
  • In der In the US 6 658,314 B1 US 6 658.314 B1 ist ein vorstehend erwähntes 3D-Druckverfahren beschrieben, das eine Druckkopfanordnung nutzt, die relativ zu einer Arbeitsebene kontrolliert verfahrbar und positionierbar ist und mit wenigstens zwei Reservoirbehältern verbunden ist, in denen flüssig bis pastöses photovernetzbares Material mit jeweils unterschiedlichen Photoempfindlichkeiten bevorratet ist. describes an above-mentioned 3D printing method using a print head assembly that controls relative to a work surface is movable and can be positioned and is connected to at least two reservoir containers, in which liquid stored to pasty photocrosslinkable material having respective different photosensitivities. Je nach Druckvorgabe, die letztlich durch einen CAD-Datensatz bestimmt ist, der die räumliche Ausbildung der herzustellenden Struktur beschreibt, wird ein geeignet gewähltes photovernetzbares Material über die Druckkopfanordnung in den Bereich der Arbeitsebene ortsselektiv ausgebracht. Depending on the print setting, which is ultimately determined by a CAD data record which describes the spatial configuration of the structure to be produced, a suitably chosen photocrosslinkable material across the printhead assembly in the region of the working plane is applied site-selectively. Typischerweise erfolgt ein Zweikomponentenaustrag aus der Druckkopfanordnung in die Arbeitsebene dergestalt, dass das photovernetzbare Material, das zur Ausbildung der Struktur dient, das so genannte Strukturmaterial, von einem Stützmaterial zumindest teilweise umgeben oder unterfüttert wird, das nicht notwendiger Weise aus einem photovernetzbaren Material bestehen muss. Typically, a Zweikomponentenaustrag from the printhead assembly is carried out in the work plane in such a way that the photo-crosslinkable material which serves to form the structure, the structural material so-called, is at least partially surrounded or lined by a supporting material which does not necessarily have to consist of a photo-crosslinkable material. Im Anschluss wird mit einer Strahlungsquellenanordnung, die elektromagnetische Strahlung in Abhängigkeit der Photoempfindlichkeit des ortsselektiv auf die Arbeitsebene ausgebrachten photovernetzbaren Materials flächig emittiert, eine lichtinduzierte Verfestigung des Strukturmaterials. Following a light-induced hardening of the structural material is a radiation source assembly, which emits electromagnetic radiation in dependence on the photosensitivity of the photo-crosslinkable material stationary selectively discharged onto the working plane surface. Der Vorgang des ortsselektiven Materialaustrages in der Arbeitsebene, der einem herkömmlichen Druckvorgang ähnelt, sowie der nachfolgende ganzflächige Beleuchtungsvorgang der Arbeitsebene wird vielfach wiederholt, wobei bereits verfestigte Strukturen gegenüber der Arbeitsebene abgesenkt werden, sodass die beiden Prozessschritte stets zur Neubildung von sich verfestigenden Strukturen in der Arbeitsebene dienen, wodurch eine dreidimensionale Struktur durch schicht- bzw. lagenweises Anwachsen entsteht. The process of site-selective discharge material in the work plane, which resembles a conventional printing process, and the subsequent full-surface illumination operation of the working plane is repeated many times, and already solidified structures from the working level to be lowered, so that the two process steps is always required for new solidifying structures in the working plane serve, thereby creating a three-dimensional structure by layer-or layerwise growth.
  • Das bekannte Druckverfahren ist jedoch in der möglichen Strukturauflösung begrenzt und vermag keineswegs räumliche Strukturen mit Mikro- oder Submikrometer großen Unterstrukturen herzustellen. The well-known printing method is limited in the possible structural resolution and can not produce large substructures spatial structures with micro- or submicron. Unter Ausnutzung modernster Druckköpfe und mit bestens auf den Druck-Prozess abgestimmten Materialien sind derzeit Auflösungen von ca. 10 μm erreichbar. Taking advantage modernster printheads and well matched to the printing process materials resolutions of about 10 microns are currently accessible.
  • Um Strukturen mit Strukturdimensionen von weniger als 10 μm im Rahmen generativer Herstellungsverfahren zur realisieren wird die so genannte Multiphotonenpolymerisation angewandt. In order to realize structures with structural dimensions of less than 10 microns under generative manufacturing method, the so-called multiphoton is applied. Dieses Verfahren funktioniert ähnlich wie die Stereolithographie auf Basis der Vernetzung von Präpolymeren durch Bestrahlung mit einem Laserstrahl. This method works similarly to the stereolithography based on the crosslinking of the prepolymer by irradiation with a laser beam. Wie beim SL-Verfahren wird auch bei der Multiphotonenpolymerisation, kurz MPP, innerhalb eines Bades aus flüssigem photovernetzbarem Kunststoffmaterial in einer Arbeitsebene eine flächige photovernetzbare Materialschicht mit einer Wischereinheit hergestellt, die mit einem hochintensiven, fokussierten Laserstrahl ortsselektiv unter Vorgabe eines festgelegten Bestrahlungsmusters beleuchtet wird. As with the SL method, a two-dimensional photo-crosslinkable material layer having a wiper unit is also manufactured in the multiphoton short MPP, within a bath of liquid photovernetzbarem plastic material in a working plane which is illuminated with a high intensity, focused laser beam spatially selectively setting a specified irradiation pattern. Insbesondere dienen zur Zwei- oder Mehrphotonenanregung Kurzpulslaser, die in der Lage sind Pico- bis Ferntosekundenpulse zu erzeugen, um auf diese Weise einen hohen Energieeintrag in ein kleines Volumen von wenigen Femtolitern in kurzer Zeit zu konzentrieren, in dem das Kunststoffmaterial verfestigende Multiphotonenprozesse ausgesetzt wird. In particular, are used for two- or multi-photon excitation of short-pulse lasers, which are able to generate picosecond to Ferntosekundenpulse to concentrate in this way a high energy input in a small volume of a few femtoliters in a short time, in which the plastic material solidifies multiphoton processes is suspended. Ein derartiges Verfahren ist bspw. in der Such a method is, for example, in the DE 10152 878 B4 DE 10152 878 B4 beschrieben. described. Das MPP-Verfahren besitzt jedoch drei Nachteile: However, the MPP method has three disadvantages:
    • (a) Es können zur Generierung von 3D-Strukturen typischerweise nur kleine Prozessgeschwindigkeiten benutzt werden, wodurch ein Aufbau von makroskopischen Bauteilen in einer annehmbaren Zeit nicht möglich ist. (A) It can typically only small processing speeds are used, creating a build-up of macroscopic components in a reasonable time is not possible to generate 3D structures.
    • (b) Wie beschrieben nutzt das MPP-Verfahren ein Polymerbad. (B) As described, the MPP process uses a polymer bath. Strukturen bestehend aus mehreren Materialien sind mittels MPP-Verfahren schwer bis gar nicht zu realisieren. Structures consisting of several materials are difficult or impossible to achieve by means of MPP procedure up.
    • (c) Aufgrund der notwendigen starken Fokussierung und der im Polymer bestehenden Absorption und Streuung ist die Eindringtiefe in das Polymerbad auf Größen von ca. kleiner 1 mm begrenzt. (C) Due to the necessary strong focusing and existing in the polymer absorption and scattering in the polymer bath, the penetration depth is limited to sizes of about less than 1 mm.
  • Darstellung der Erfindung Summary of the Invention
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zur schichtweisen Herstellung von 3D-Strukturen, die sowohl über makroskopische Dimensionen von wenigstens einigen Kubikzentimeter Größe sowie auch Strukturdimensionen im Mikro- und/oder Submikrometerbereich aufweisen, anzugeben. The invention has for its object an apparatus and a method for layerwise production of 3D structures having both macroscopic dimensions of at least some cubic centimeter size as well as structural dimensions in the micro- and / or sub-micron range to provide. Die 3D-Strukturen sollen in für industrielle Maßstäbe vertretbaren Produktionszeiten realisierbar sein. The 3D structures should be achievable within acceptable for industrial scale production times. Ferner soll es möglich sein die 3D-Strukturen mit unterschiedlichen Materialien und Materialeigenschaften in einstückiger Bauweise herzustellen. Furthermore, it should be possible to produce the 3D structures with different materials and material properties in one-piece construction. Die hierzu zu treffenden Maßnahmen sollen die Verwendung von biokompatiblen Werkstoffen zur Herstellung der 3D-Strukturen nicht ausschließen, so dass die Herstellung biologischer Strukturen grundsätzlich möglich sein soll. The purpose measures to be taken should not rule out the use of biocompatible materials for the production of 3D structures, so that the production of biological structures to be possible in principle.
  • Eine lösungsgemäße Vorrichtung ist Gegenstand der Anspruches 1. Lösungsgemäßes Verfahren ist in Anspruch 16 beschrieben. A device according to the solution is the subject of claim 1. Due process solution is described in claim the sixteenth Lösungsgemäße Verwendungen der Vorrichtung zur Herstellung bestimmter 3D-Strukturen ist Gegenstand der Ansprüche 11 bis 15. Eine lösungsgemäß ausgebildete dreidimensionale Struktur ist Gegenstand des Anspruches 41. Sämtliche lösungsgemäßen Gegenstände werden durch die Merkmale der Unteransprüche sowie durch weiterführende Erläuterungen in vorteilhafter Weise weitergebildet. Solution Proposed uses of the device for preparing certain 3D structures is the subject of claims 11 to 15. A solution designed according to three-dimensional structure is subject matter of claim 41. All according to the solution articles are further developed by the features of the dependent claims, and by further explanations in an advantageous manner.
  • Die lösungsgemäße Vorrichtung geht von einer an sich bekannten Vorrichtung zur schichtweisen Herstellung von 3D-Strukturen aus, die zur Durchführung der eingangs erläuterten 3D-Drucktechnik ausgebildet ist. The apparatus according to the solution is based on a known per se device for layer-wise manufacturing of 3D structures, which is designed to carry out the initially described 3D-printing technique. So ist eine Druckkopfanordnung vorgesehen, die relativ zu einer Arbeitsebene kontrolliert positionierbar ist und mit wenigstens zwei Reservoirbehältern verbunden ist, in denen flüssig bis pastöses photovernetzbares Material mit jeweils unterschiedlichen Photoempfindlichkeiten bevorratet ist. Thus, a printhead assembly is provided which is controlled relative to a working level can be positioned and is connected to at least two reservoir containers, in which liquid is stored to pasty photocrosslinkable material having respective different photosensitivities. Über die Druckkopfanordnung ist das jeweilige photovernetzbare Material in den Bereich der Arbeitsebene ortsselektiv ausbringbar. Over the print head assembly, the respective photo-crosslinkable material is site-selectively be discharged into the region of the working plane. Mit Hilfe einer Strahlungsquellenanordnung, die elektromagnetische Strahlung in Abhängigkeit der Photoempfindlichkeit des ortsselektiv auf die Arbeitsebene ausgebrachten photovernetzbaren Materials flächig emittiert, wird schließlich das ortsselektiv ausgebrachte Material verfestigt. By means of a radiation source assembly, the surface emits electromagnetic radiation in dependence on the photosensitivity of the photo-crosslinkable material stationary selectively discharged onto the working plane, and finally the site-selectively issued material is solidified. Lösungsgemäß umfasst die Strahlungsquellenanordnung wenigstens eine Laserlichtquelle, deren Laserstrahl mithilfe optischer Strahlablenk- und Fokussiermittel in einen Bereich einer auf die Arbeitsebene mittels der Druckkopfanordnung flächig ausbringbaren photovernetzbaren Materialschicht fokussierbar ist und im Fokusbereich innerhalb der photovernetzbaren Materialschicht Zweiphotonen- oder Mehrphotonenprozesse, die zur ortsselektiven Verfestigung des photovernetzbaren Materials führen, initiiert. According to the solution, the radiation source assembly comprises at least one laser light source, the laser beam using an optical beam deflection and focussing means can be focused in a region of the working plane by means of the print head assembly surface deployable photocrosslinkable material layer and in the focal region within the photocrosslinkable material layer two-photon or multi-photon processes of the photocrosslinkable for site-selective solidification Materials lead initiated.
  • Die lösungsgemäße Vorrichtung vereint somit Vorteile und vermeidet die Nachteile, die jeweils mit der bekannten 3D-Drucktechnik sowie dem MPP-Verfahren verbunden sind. The apparatus according to the solution thus combines the advantages and avoids the disadvantages associated with each of the known 3D-printing technique and the MPP process. Ferner überwindet die lösungsgemäße Vorrichtung die Unterschiedlichkeit beider einzelnen Verfahrensvarianten. Further, the apparatus according to the solution overcomes the differences between these two different process variants. So werden bei dem herkömmlichen 3D-Druckverfahren die Materialien ortsselektiv aufgetragen, danach erfolgt eine flächige Bestrahlung der Arbeitsebene mit den darauf ortsselektiv aufgebrachten Strukturen. Thus, the materials are applied site-selectively in the conventional 3D-printing method, thereafter an area irradiation of the working plane with the subsequent site-selectively deposited structures. Demgegenüber geht das herkömmliche MPP-Verfahren von einem vollfächigen Bad aus flüssigem photovernetzbaren Material auf der Arbeitsebene aus, wohingegen die Verfestigung des photovernetzbaren Materials durch ortsselektive Bestrahlung erfolgt. In contrast, the conventional MPP procedure of a vollfächigen bath of liquid photo cross-linkable material is based on the working plane, whereas the solidification of the photocrosslinkable material is carried out by site-selective irradiation.
  • In der lösungsgemäßen Vorrichtung vermag die Druckkopfanordnung neben einem ortsselektiven Materialaustrag durch entsprechende an der Druckkopfanordnung vorgesehene einzelne Druckkopfdüsen auch einen Austrag von fotovernetzbarem Material zu realisieren, das unter Ausbildung einer flächigen Schicht mit einer einheitlichen Schichtdicke und einer planen Schichtoberfäche auf die Arbeitsebene ausbringbar ist. In the solution, the device according to the printhead assembly in addition to a site-selective material discharge is able to realize even a discharge of photocrosslinkable material by appropriate provided on the printhead assembly single print head nozzles, which can be discharged to form a flat layer having a uniform layer thickness and a planar Schichtoberfäche to the working plane.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Druckkopfanordnung wenigstens zwei, insbesondere eine Vielzahl, insbesondere 50 bis 200 Druckdüsen auf. In a preferred embodiment, the print head assembly at least two, in particular a plurality of, in particular 50 to 200 print nozzles.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform der Druckkopfanordnung sieht diese eine Vielzahl längs einer Linie angeordnete Druckdüsen vor, durch die das jeweils fotovernetzbare Material gleichmäßig verteilt ausbringbar ist. In a preferred embodiment of the printhead assembly, this provides a plurality along a line arranged before printing nozzles through which the photocrosslinkable material each uniformly distributed can be discharged. Während des Materialaustrages wird die Druckkopfanordnung vorzugsweise orthogonal zur linienhaften Anordnung der einzelnen Druckdüsen relativ zur Arbeitsebene bewegt. During the material discharge the print head assembly is preferably moved orthogonal to the line-shaped arrangement of the individual print nozzles relative to the working plane. Mit Hilfe einer derart ausgebildeten Druckkopfanordnung ist es möglich, auf die Bevorratung eines im flüssigen Zustand befindlichen fotovernetzbaren Materials innerhalb eines Bades, wie dies für die herkömmliche Ausführung von MPP-basierten mikrostrukturierten Polymerisationsprozessen der Fall ist, zu verzichten und stattdessen innerhalb der mittels 3D-Drucktechnik bzw. Inkjetdruck makroskopisch ortselektiv ausgebrachten gleichmäßigen, flächigen Schichten aus flüssigem fotovernetzbarem Material mittels MPP mikroskopische zwei- oder dreidimensionale Sub-Strukturen zu verfestigen. By means of a thus formed print head assembly, it is possible to omit the storage of in the liquid state photocrosslinkable material within a bath, as is the case for the conventional type of MPP-based microstructured polymerization processes, and instead, within the means of 3D printing technique to solidify or inkjet printing macroscopically ortselektiv yielded uniform, sheet-like layers of liquid photocrosslinkable material by MPP microscopic two or three dimensional sub-structures. Durch die lösungsgemäße Ausbildung der Druckkopfanordnung und Strahlungsquellenanordnung ist die konstruktive Voraussetzung geschaffen, die an sich bekannte 3D-Drucktechnik mit der MPP-Verfahrensvariante innerhalb einer einzigen Vorrichtung zu kombinieren. By according to the solution forming the printhead assembly and the radiation source arrangement, the constructive condition is created to combine the known per se 3D printing technology with the MPP process variant within a single device.
  • Darüber hinaus ist in vorteilhafter Weise dafür Vorsorge getroffen, dass beide innerhalb der Vorrichtung kombiniert anzuwendenden Verfahrenstechniken, dh 3D-Drucktechnik sowie MPP-Verfahrenstechnik keine störende Fotoquerempfindlichkeiten aufweisen, dh die ganzflächige Bestrahlung der Arbeitsebene mit dem darauf ortsselektiv aufgebrachten fotovernetzbarem Material im Wege der Drucktechnik vermag eine bspw. bereits in einem vorangegangenen Prozessschritt flächig auf der Arbeitsebene unter Anwendung des MPP-Verfahrens aufgebrachte fotovernetzbare Materialschicht nicht zu beeinträchtigen. Moreover, made advantageously precautions to ensure that both within the device combined procedures to techniques, that is, 3D printing technology and MPP process technology have no disturbing photo cross-sensitivities, that is, the whole-area irradiation of the work plane with it, site-selectively applied photocrosslinkable material by means of printing technology can not to interfere with an example. already in a previous process step surface on the work plane using the MPP process applied photocrosslinkable material layer. Hierzu werden für die jeweils unterschiedlichen Verfahrensweisen jeweils fotovernetzbares Material gewählt, dessen Fotoempfindlichkeiten sich deutlich voneinander unterscheiden. To this end each photo-crosslinkable material chosen for the respective different methods, the photo sensitivities are significantly different from each other.
  • Somit ist es erforderlich innerhalb der Reservoirbehälter jeweils fotovernetzbares Material zu bevorraten, das über optisch unterschiedliche Absorptionseigenschaften verfügt. Thus, it is necessary to stockpile each photo-crosslinkable material within the reservoir tank, which has optically different absorption properties. Die Absorptionseigenschaften von fotovernetzbaren Materialien werden durch den Zusatz wellenlängenselektiver Fotoinitiatoren bestimmt. The absorption properties of photocrosslinkable materials are determined by the addition wavelength selective photoinitiators. Die innerhalb der fotovernetzbaren Materialien eingebrachten Fotoinitiatoren vermögen elektromagnetische Strahlung geeigneter Wellenlänge zu absorbieren, wodurch innerhalb des fotovernetzbaren Materials Materialverfestigungen ausgelöst werden. The introduced within the photocrosslinkable materials photoinitiators are able to absorb electromagnetic radiation of a suitable wavelength, which are triggered within the photocrosslinkable material hardening material.
  • Für die kombinierte Ausführung der 3D-Drucktechnik und des MPP-Verfahrens in jeweils getrennten Prozessschritten weist eine bevorzugte Ausführungsform der Strahlungsquellenanordnung zur ganzflächigen Beaufschlagung der Arbeitsebene mit elektromagnetischer Strahlung eine Licht emittierende Diode bzw. Diodenanordnung auf, die ein erstes Wellenlängenspektrum emittiert, in dem zugleich der Absorptionsbereich des ersten fotovernetzbaren Materials liegt, das im Wege der 3D-Drucktechnik auf die Arbeitsebene ausgebracht wird. For the combined execution of the 3D-printing technique and the MPP process in separate process steps, a preferred embodiment of the radiation source assembly to the whole-area exposure of the work plane with electromagnetic radiation of a light emitting diode or diode array, which emits a first wavelength spectrum in which also the is the absorption range of the first photo-crosslinkable material that is discharged by way of 3D printing technology at the working level. Demgegenüber emittiert die Laserlichtquelle Laserstrahlung mit einer Wellenlänge, die sich vom ersten Wellenlängenspektrum unterscheidet, und die von einem zweiten durch das Inkjetverfahren aufgebrachten Material absorbiert wird, welches dadurch mittels MPP in einer Substruktur verfestigt wird. In contrast, the laser light source emits laser radiation having a wavelength different from the first wavelength spectrum, and is absorbed by a second applied by the inkjet process material which is characterized solidified by MPP in a substructure.
  • Die physikalische Natur einer Multiphotonenanregung innerhalb des fotovernetzbaren Materials, das im Rahmen des MPP-Verfahrens auf die Arbeitsebene ausgebracht wird, ermöglicht grundsätzlich auch die Ausbildung einer Ausführungsvariante mit einer Strahlungsquellenanordnung, die eine Laserlichtquelle als einzige Strahlungsquelle umfasst. The physical nature of a multi-photon excitation within the photo-crosslinkable material which is applied in the MPP process on the work plane in principle allows also the formation of a variant embodiment with a radiation source assembly comprising a laser light source as the sole radiation source. So treten Zwei- oder Mehrphotonenabsorptionsprozesse nur unter bestimmten Bedingungen auf. So take two- or multi-photon absorption processes only under certain conditions. Um diese Bedingungen zu erreichen wird fotoempfindliches Material einer sehr hohen kurzzeitig wirkenden Bestrahlungsintensität ausgesetzt, wie dies beim Einsatz von fokussierten Piko- oder Femtosekundenkurzzeitlaserpulsen der Fall ist. To achieve these conditions photosensitive material a very high short-acting radiation intensity is suspended, as is the case with the use of focused picosecond or femtosecond short laser pulses. Durch optisch nicht lineare Prozesse, die mit einer Frequenzverdopplung bzw. Wellenlängenhalbierung vergleichbar sind, können Multiphotonenanregungen innerhalb des photovernetzbaren Materials im Fokusbereich initiiert werden, die durch Polymerisationsreaktionen das Material lokal verfestigen. By non-linear optical processes that are comparable to a frequency doubling or wavelength halving, multi-photon excitations can be initiated within the photo-crosslinkable material in the focus area, which solidify by polymerisation, the material locally. Alle übrigen Materialbereiche, in denen die vorstehend erläuterten optischen Bedingungen nicht gegeben sind, stellen für die Laserstrahlung transparente Materialbereiche dar. All other material areas in which the above-mentioned optical conditions are not met, represent transparent material areas for the laser radiation.
  • Wählt man demgegenüber unter Nutzung der 3D-Drucktechnik fotovernetzbares Material mit auf die Laserwellenlänge abgestimmten Photoinitiatoren, so kann das ortsselektiv auf die Arbeitsebene deponierte fotovernetzbare Material durch Wechselwirkung mit dem Laserlicht verfestigt werden. one chooses contrast using the 3D-printing technique photocrosslinkable material having tuned to the laser wavelength photoinitiators, the site-selectively deposited onto the working plane photocrosslinkable material can be solidified by interaction with the laser light.
  • Im Unterschied zur vorstehend erhobenen Forderung der Verwendung wenigstens zweier Lichtquellen mit unterschiedlichen Emissionsspektren bedarf es unter gezielter Nutzung des optisch nicht linearen Multiphotonenprozesses lediglich einer einzigen Lichtquelle, nämlich eines Lasers, dessen Laserstrahlung durch entsprechende Wahl der am Ort des zu bestrahlenden photovernetzbaren Materials zu deponierenden Lichtintensität eine unterschiedliche Wellenlängencharakteristik erfährt. In contrast to the raised above requirement of using at least two light sources with different emission spectra are needed with the targeted use of the optically non-linear multi-photon process, only a single light source, namely a laser whose laser radiation is by appropriate selection of the to be deposited at the site to be irradiated photocrosslinkable material light intensity different wavelength characteristic experiences. Wird der Laserstrahl unfokussiert oder mit aufgeweiteten Strahlquerschnitt auf die Materialoberfläche gerichtet, dh mit normaler oder geringer Lichtintensität, so treten Lichtabsorptionen bei geeigneter Materialwahl bei der Laserwellenlänge auf. The laser beam is directed unfocused or expanded beam cross section on the material surface, ie with normal or low light intensity, so light contact absorptions at suitable choice of material at the laser wavelength. Wird hingegen der Laserstrahl fokussiert und auf diese Weise die deponierte Lichtintensität stark erhöht, so treten in einem geeignet gewählten Material Zwei- oder Mehrphotoneneffekte auf, die einer Lichtabsorption mit Licht der halben Laserwellenlänge entsprechen. however, the laser beam is focused, and in this way greatly increases the deposited light intensity, so occur in a suitably chosen material to two- or multi-photon effects, corresponding to a light absorption with light of half the laser wavelength. Selbstverständlich bedarf es auch in diesem Fall einer geeigneten Auswahl von fotovernetzbaren Materialien in Hinblick auf ihre Photoempfindlichkeiten, so dass das mittels der 3D-Drucktechnik auszubringende Material entweder das Laserlicht mit reduzierter Strahlintensität absorbiert, oder im Wege der Vernetzung mittels des MPP-Verfahrens ausschließlich mit dem fokussierten, hochintensiven Kurzzeitlaserpuls wechselwirkt. Of course, it also requires, in this case of a suitable choice of photo-crosslinkable materials with regard to their photosensitivities, so that the auszubringende by means of the 3D Printing material either absorbs laser light with reduced beam intensity, or by way of cross-linking by means of the MPP process exclusively with the focused, high-intensity short-time laser pulse interacts.
  • In besonders vorteilhafter Weise vermag die Druckkopfanordnung über die Vielzahl der linear angeordneten Druckdüsen das fotovernetzbare Material unter Ausbildung einer möglichst homogenen Materialschicht hinsichtlich Materialschichtdicke sowie auch hinsichtlich einer möglichst ebenen bzw. planar ausgebildeten Schichtoberfläche auszutragen. In a particularly advantageous manner, the printhead assembly via the plurality of the linearly arranged printing nozzles can discharge the photo-crosslinkable material to form a homogenous layer of material with respect to material thickness, and also with respect to a flat or planar as possible formed layer surface. Für eine zuverlässige und hoch qualitative Ausbildung von Mikro- und Submikrometer große Strukturen innerhalb der flächig ausgebrachten Materialschicht mit Hilfe des fokussierten Laserstrahls bedarf es jedoch einer möglichst glatten Materialschichtoberfläche sowie eine Materialschicht mit möglichst homogener Materialschichtdicke. However, for a reliable and high quality training of micro and submicron large structures within the area yielded material layer by means of the focused laser beam requires a smoothest possible surface material layer and a layer of material with homogeneous as possible material layer thickness. Da die jeweils in die Arbeitsebene aufgetragenen Materialschichten sehr dünn sind besteht eine fertige 3D-Struktur von nur einigen Millimetern Bauhöhe typischerweise aus mehreren Hundert Einzelschichten. Since each deposited in the work plane material layers are very thin, there is a ready-made 3-D structure of only a few millimeters height typically of several hundred individual layers. Dementsprechend würden kleinste Unterschiede in den jeweils aufgetragenen Materialschichtmengen zu erheblichen Abweichungen in der Bauteilgeometrie führen. Accordingly, the smallest differences in the respective applied layer of material quantities would result in significant variations in component geometry. Beider konventionell eingesetzten 3D-Drucktechnik wird dieses Problem dadurch gelöst, dass etwas mehr Material auf der Arbeitsebene aufgebracht wird, als für die tatsächliche Materialschichtdicke eigentlich notwendig wäre. Both conventionally used 3D printing art, this problem is solved in that slightly more material is applied to the working plane, as for the actual material thickness would actually be necessary. Anschließend wird durch eine mechanische Nivellier-Vorrichtung, beispielsweise in Form einer Rolle oder eines Schiebers das aufgetragene Material eingeebnet und überschüssiges Material abgetragen, um die Schicht auf eine exakte Nennhöhe zu bringen. Subsequently, the coated material leveled by a mechanical leveling device, for example in the form of a roll or slide and removed the excess material, to bring the layer to an exact nominal amount. Im Fall der lösungsgemäßen Kombination der MPP-Technik und der 3D-Drucktechnik würde eine derartige mechanische Glättung zu einer mechanischen Krafteinwirkung und damit verbunden einer Deformation oder gar Zerstörung bereits feinster, im Wege des MPP-Verfahrens erzeugter Strukturen führen. In the case of the combination according to the solution of the MPP technology and 3D printing technique such mechanical smoothing to mechanical force and connected to a deformation or even destruction would already fine, lead structures produced by means of the MPP process.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist daher ein berührungslos arbeitendes Messsystem vorgesehen, das die Schichtdicke und/oder die Schichtoberflächenbeschaffenheit der auf der Arbeitsebene abgeschiedenen photovernetzbaren Materialschicht erfasst, beispielsweise mittels optischer Messtechnik. Therefore, in a preferred embodiment a non-contact measuring system is provided, which detects the thickness and / or the surface finish layer deposited on the working plane photocrosslinkable material layer, for example using optical metrology. Mit Hilfe einer Regeleinheit, die die seitens des Messsystems generierten Messsignale im Wege eines Soll-Ist-Vergleiches mit Referenzdaten vergleicht, wird die Druckkopfanordnung im Falle fehlerhaft festgestellter Schichtdicken und/oder festgestellter Schichtoberflächenbeschaffenheiten zu Nachkorrekturmaßnahmen entsprechend angesteuert. With the help of a control unit which compares the part of the measuring system generated measurement signals by means of a target-actual comparison with reference data, the print head assembly in the event of an incorrectly determined layer thicknesses and / or detected layer surface textures is driven according to Nachkorrekturmaßnahmen.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist eine durch die Regeleinheit ansteuerbare Wärmequelle vorgesehen, die die auf der Arbeitsebene abgeschiedene photovernetzbare Materialschicht kontrolliert zu wärmen vermag, um auf diese Weise eine verbesserte Vergleichmäßigung insbesondere der Schichtoberflächenbeschaffenheit zu bewirken. In a further preferred embodiment a controllable heat source by the control unit is provided, which can control the deposited on the working plane photocrosslinkable material layer to warm to effect in this manner an improved homogenization of the particular layer surface finish.
  • Die lösungsgemäße Vorrichtung eignet sich in besonders vorteilhafter Weise zur Herstellung makroskopischer Strukturen, die typischerweise einen Bauraum von mehreren ccm aufweisen können und die zumindest bereichsweise mikro- oder submikrometer große Unterstrukturen enthalten. The apparatus according to the solution is suitable in a particularly advantageous manner for the production of macroscopic structures, which may have a space of several ccm and typically include at least partially micro- or submicron large substructures. Um derartig in ihren Strukturdimensionen hybrid zusammengesetzte Strukturen in einer für industrielle Maßstäbe vertretbaren Verfahrenszeit herstellen zu können, weist die Vorrichtung wenigstens drei Reservoireinheiten auf, die jeweils mit der Druckkopfanordnung verbunden sind. In order to manufacture such a structure in its dimensions hybrid composite structures in a reasonable time for an industrial scale process, the device has at least three reservoir units that are respectively connected to the printhead assembly. In einer ersten Reservoireinheit ist Stützmaterial enthalten, das selbst nicht notwendigerweise photovernetzbares Material darstellen muss. In a first reservoir unit support material is included which must represent itself does not necessarily photocrosslinkable material. In wenigstens einer zweiten Reservoireinheit ist ein photovernetzbares Material enthalten, das zum Aufbau der Struktur im Wege eines ortsselektiven Materialaustrages gemeinsam mit dem Stützmaterial auf der Arbeitsebene deponiert wird. In at least one second reservoir unit is a photocrosslinkable material is contained, which is deposited to build up the structure by way of a location-selective discharge material together with the support material at the working level. Im Weiteren soll dieses photovernetzbare Material als Strukturmaterial bezeichnet werden. In addition, this photocrosslinkable material is to be referred to as a structural material. Schließlich ist in wenigstens einer dritten Reservoireinheit photovernetzbares Material vorgesehen, das im Wege von laserstrahlinduzierten Zweiphotonen- oder Mehrphotonenprozessen innerhalb der mittels Inkjetdruck ortsselektiv aufgetragenen Materialschicht in einer dreidimensionalen Mikro-Substruktur verfestigbar ist. Finally, in at least a third reservoir unit photocrosslinkable material is provided, which can be solidified by means of laser-induced two-photon or multiphoton processes within the means of inkjet printing site-selectively deposited material layer in a three-dimensional micro-substructure.
  • Um die makroskopischen Strukturbereiche einer 3D-Struktur auszuformen, dh jene Bereiche, deren Strukturgrößen typischerweise größer als 100 μm messen, bedient man sich der 3D-Drucktechnik in Kombination mit flächiger Verfestigung. To the macroscopic structure portions of a 3D structure to mold, that is those areas whose feature sizes measured typically greater than 100 microns, use is made of the 3D printing technique in combination with planar solidification. Das bedeutet, dass in die Arbeitsebene jeweils ortsselektiv das Stütz- sowie auch das photovernetzbare Strukturmaterial über wenigstens zwei unterschiedliche Druckdüsen der Druckkopfanordnung ortsselektiv auf jeweils eine gemeinsame Arbeitsebene ausbringbar sind. This means that in the work plane, the supporting structure as well as the photocrosslinkable material over at least two different print nozzles of the printhead assembly a common working plane be discharged in each case a location-selective site-selectively on each. Im Anschluss daran erfolgt eine großflächige Belichtung des ortsselektiv ausgebrachten Materials, die das Strukturmaterial polymerisiert und dadurch verfestigt. Subsequently, a large-area exposure of the site-selectively discharged material which polymerizes the structural material and thereby solidify occurs. Diese Prozessabfolge wird schicht- bzw. lagenweise vielfach wiederholt um die makroskopischen Strukturbereiche aufzubauen. This process sequence is layer-or in layers repeated many times to the macroscopic structure regions build. Gilt es hingegen Strukturen im Mikro- und insbesondere Submikrometerbereich auszubilden, die mit den makroskopischen Strukturen einstückig zu verbinden sind, so bedarf es des Ausbringens des in wenigstens der dritten Reservoireinheit bevorrateten photovernetzbaren Materials über den Querschnitt der zuvor aufgebauten Struktur auf der Arbeitsebene unter Ausbildung einer photovernetzbaren Materialschicht, die nachfolgend ortsselektiv mit einer fokussierten elektromagnetischen Strahlung, vorzugsweise einem Laserstrahl derart bestrahlt wird, sodass im Fokusbereich innerhalb der photovernetzbaren Materialschicht Zweiphotonen- oder Mehrphotonenprozesse, die zur ortsselektiven Verfestigung im Mikrometer- und Submikrometerbereich des jeweils zweiten photovernetzbaren Materials führen, initiiert werden. however, applies it structures in micro- and form in particular submicron to be connected integrally with the macroscopic structures, so it requires the discharge of reserved in at least the third reservoir unit photocrosslinkable material over the cross-section of the previously constructed structure to the work plane to form a photocrosslinkable material layer, the location-selective below with a focused electromagnetic radiation, preferably a laser beam is irradiated in such a way so that, initiated in the focal area within the photocrosslinkable material layer two-photon or multi-photon processes that result in the site-selective solidification in the micrometer and submicrometer range of each second photo-crosslinkable material.
  • Sowohl die Herstellung makroskopischer sowie auch mikroskopischer oder submikroskopischer Strukturbereiche erfolgt in einstückig zusammenhängender mit Prozessgeschwindigkeiten, die wenigstens annähernd typisch sind für die an sich bekannte 3D-Drucktechnik. Both the preparation of macroscopic as well as microscopic or sub-microscopic structure areas are in one piece contiguous with process speeds that are at least approximately typical of the per se known 3D-printing technique. Auf diese Weise lassen sich somit großvolumige Körper, die über feine Strukturierungen verfügen ökonomisch schnell und einstückig aufbauen. In this way, large-volume body that have fine structuring can thus be economically build quickly and in one piece. Außerdem ist es möglich, durch das 3D Druckverfahren unter Verwendung weiterer Materialsreservoireinheiten mehrere, unterschiedliche Struktur-Materialien miteinander zu kombinieren, die bspw. über unterschiedliche elastische Eigenschaften verfügen. It is also possible to combine through the 3D printing process using other material reservoir units several different structural materials with each other, for example. Have different elastic properties. Bspw. For example. lassen sich unterschiedliche photovernetzbare Materialien in aufeinander folgenden Schichten oder makroskopisch ortselektiv innerhalb einer Arbeitsebene abscheiden und flächig oder mikrostrukturiert verfestigen, wodurch individuelle Struktureigenschaften erzeugt werden könne. can be different crosslinkable materials in successive layers or macroscopic ortselektiv deposited within a working plane and solidify area or microstructured, whereby individual structural properties could be produced. Die so hergestellten Strukturen können gezielt variiert und reproduziert werden. The structures thus produced can be specifically varied and reproduced.
  • Ferner ist es denkbar durch die Verwendung mehrerer unterschiedlicher photovernetzbarer Materialien auch biofunktionale Substanzen in das Bauteil bzw. die großvolumige Struktur einzubringen, um auf diese Weise vor dem Hintergrund biologischer Anwendungen bestimmte Biofunktionalisierungen zu erreichen. Further, it is possible by the use of several different photocrosslinkable materials also contribute biofunctional substances in the component or the bulky structure in order to achieve in this way against the background of biological applications, certain Biofunktionalisierungen.
  • Mit Hilfe der lösungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung und der damit realisierbaren neuartigen Verfahrensvariante, die eine Kombination die 3D-Drucktechnik und MPP-Verfahren ermöglicht, können bspw. aus dem biologischen Gewebebereich stammende Gefäßstrukturen nachgebildet werden und zum Transport von Körperflüssigkeiten oder Nährmedien oder weitere Flüssigkeiten eingesetzt werden. By means of the solution formed in accordance with apparatus and the thus realizable novel variant of the method, which allows a combination of the 3D-printing technology and MPP method, for example, can be reproduced and used for the transport of body fluids or culture media or other liquids. From the biological tissue area derived vascular structures. So ist es möglich makroskopisch ausgebildete Röhrensysteme, deren Röhrendurchmesser und Röhrenlängen makroskopische Abmaße von deutlich größer 0,5 μm besitzen, bspw. mit porösen Röhrenwänden zu versehen, deren Porendurchmesser im unteren Mikro- sowie Submikrometerbereich liegen. Thus it is possible macroscopically formed tube systems have their tube diameter and tube length of macroscopic dimensions significantly greater than 0.5 microns, eg. To be provided with porous tube walls, of which pore diameter in the lower micro- and sub-micrometer range are.
  • Insbesondere für die erfindungsgemäße Herstellung von 3D-Strukturen, die zumindest teilweise aus biokompatiblen und/oder möglicherweise biologischen Materialien bestehen eignet sich als photovernetzbares Material in besonderer Weise ein Material, das die folgenden Komponenten aufweist: In particular, for the inventive preparation of 3D structures that at least partly consist of biocompatible and / or biological materials may be a material having the following components is useful as a photocurable material in a special way:
    • i) mindestens eine polymere Vernetzer-Komponente mit mindestens zwei photovernetzbaren Gruppen, die aus der Gruppe ausgewählt sind, bestehend aus Acrylat, Methacrylat, Acrylamid, Methacrylamid, Urethanacrylat, Urethanmethacrylat, Ureaacrylat und Ureamethacrylat und ii) mindestens eine Photoinitiator-Komponente. i) at least one polymeric cross-linking component having at least two photocrosslinkable groups are selected from the group consisting of acrylate, methacrylate, acrylamide, methacrylamide, urethane acrylate, urethane methacrylate, and Ureaacrylat Ureamethacrylat and ii) at least one photoinitiator component.
  • Zur Herstellung mindestens einer Schicht der dreidimensionalen Struktur, wird zunächst das photovernetzbare Material, umfassend mindestens eine polymere Vernetzer-Komponente und mindestens eine Photoinitiator-Komponente, auf die Arbeitsebene aufgebracht, und in einem nächsten Schritt das aufgebrachte photovernetzbare Material durch elektromagnetische Strahlung fixiert. For producing at least one layer of the three-dimensional structure, first the photo-crosslinkable material comprising at least one polymeric cross-linking component and at least one photoinitiator component applied to the work plane, and is fixed in a next step, the applied photo-crosslinkable material by electromagnetic radiation. Im Rahmen der Bestrahlung reagiert zumindest ein Teil, insbesondere im Wesentlichen alle, vorzugsweise alle der photovernetzbaren Gruppen des photovernetzbaren Materials miteinander, wodurch ein photovernetztes Material erhalten wird. In the context of irradiation at least a part reacts, in particular substantially all, preferably all, of photocrosslinkable groups of the photocrosslinkable material together to form a photo-crosslinked material is obtained. Die Fixierung findet dergestalt statt, dass durch die elektromagnetische Strahlung die in dem photovernetzbaren Material vorhandene Photoinitiator-Komponente, insbesondere zur Spaltung, angeregt wird, um eine photo-initiierte Polymerisierungsreaktion der photovernetzbaren Gruppen des photovernetzbaren Materials zu starten. The fixation takes place such that, excited by the electromagnetic radiation which is present in the crosslinkable material photoinitiator component, in particular for cleavage to start a photo-initiated polymerization reaction of the crosslinkable groups of the crosslinkable material. Durch diese kontrollierte Kettenreaktion wird zumindest ein Teil, bevorzugt im Wesentlichen alle, vorzugsweise alle der in den elektromagnetisch bestrahlten Bereichen liegenden photovernetzbaren Gruppen umgesetzt. This controlled chain reaction, at least a part, preferably all reacted, preferably all the in the electromagnetically irradiated areas linkable groups substantially.
  • Die Abfolge der Verfahrensschritte bezüglich des Aufbringens mindestens eines photovernetzbaren Materials auf die Arbeitsebene, im weiteren als Schritt a) bezeichnet, und des Fixierens des mindestens einen aufgebrachten photovernetzbaren Materials durch elektromagnetische Strahlung, im weiteren als Schritt b) bezeichnet, führt zur Bildung einer fixierten Schicht des aufgebrachten Materials. The sequence of process steps with respect to the application of at least one photocrosslinkable material on the work plane, hereinafter referred to as step a), and fixing the at least one applied photocrosslinkable material by electromagnetic radiation, referred to as step b), leads to the formation of a fixed layer of the applied material. Die erfindungsgemäß bevorzugte wiederholte Abfolge dieser Verfahrensschritte führt zur Bildung einer entsprechenden Zahl von fixierten Schichten. The inventively preferred repeated sequence of these steps leads to the formation of a corresponding number of fixed layers.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform wird das photovernetzbare Material durch die elektromagnetische Strahlung innerhalb einer aufgebrachten Schicht mittels Zwei- oder Multiphotonenprozessen in allen drei Raumrichtungen x, y und z, also dreidimensional, flächig oder ortsselektiv, fixiert. In a preferred embodiment, the crosslinkable material is fixed by the electromagnetic radiation within a layer applied by means of two- or multi-photon processes in all three spatial directions x, y and z, that is three-dimensional, surface or site-selectively. Bevorzugt entsteht durch eine Verfahrensfolge der Schritte a) und b) eine zwei- oder dreidimensionale Substruktur innerhalb einer Schicht. Preferably, a two or three dimensional substructure within a layer is formed by a process sequence of the steps a) and b).
  • Das Aufbringen des photovernetzbaren Materials erfolgt entweder flächig oder ortsselektiv, wobei das darauf folgende Fixieren des photovernetzbaren Materials zu einem photovernetzten Material durch eine elektromagnetische Strahlung erfolgt, die in bevorzugter Ausführungsform insbesondere auf die in dem photovernetzbaren Material enthaltenen Photoinitiator-Komponente abgestimmt ist und darüber hinaus eine ortsselektive oder flächige Bestrahlung gewährleistet. The application of the photocrosslinkable material is either over or site-selectively, with the subsequent fixation of the photocrosslinkable material is a photo cross-linked material by electromagnetic radiation, which is tuned in a preferred embodiment, in particular contained in the photocrosslinkable material photoinitiator component and moreover site-selective or area irradiation ensured. Mit Hilfe der Verfahrensfolge der Schritte a) und b) wird eine Schicht der zwei- oder dreidimensionalen Struktur aufgebaut. With the aid of the process cycle of steps a) and b) a layer of the two- or three-dimensional structure is constructed. Es ist bevorzugt durch ein-, mehr- oder vielmalige Wiederholung der Verfahrensfolge a) und b) zwei, mehrere oder viele Schichten bereitzustellen. It is preferred by single, multiple or many repetitions of the process sequence a) and b) two to provide several or many layers. Bei jeder weiteren Verfahrensfolge der Schritte a) und b) erfolgt demgemäß eine Erstellung einer weiteren Schicht, die sich kovalent mit dem bereits photovernetzten Material verbindet. For every additional process sequence of the steps a) and b) Accordingly, a creation of a further layer, which combines with the already covalently photocrosslinked material takes place. In bevorzugter Ausführungsform verbinden sich photovernetzbaren Materialien mit unterschiedlichen Photoempfindlichkeiten. In a preferred embodiment, the photo-crosslinkable materials combine with different photosensitivities.
  • Die eingesetzten photovernetzbaren Materialien sind in verschiedenen an sich bekannten Verfahren zur Herstellung einer zwei- oder dreidimensionalen Struktur, beispielsweise SL-Verfahren, 3D-Druck-Verfahren und MPP-Verfahren (MPP = Multiphotonenprozesse) in bevorzugter Ausführungsform universell einsetzbar, dass heißt ohne dass in bevorzugter Ausführungsform wesentliche weitere oder weitere Anpassungen für die einzelnen Verfahren notwendig sind. The photocrosslinkable materials used are universally used in various processes known per se for the preparation of a two- or three-dimensional structure, for example, SL method, 3D printing method and MPP method (MPP = multiphoton processes) in a preferred embodiment, that is, without in preferred embodiment, substantial further or further adjustments for the individual processes are necessary. Die erfindungsgemäß hergestellte zwei- oder dreidimensionale Struktur weist vorzugsweise gewünschte Polymereigenschaften für beispielsweise Implantate auf. The two- or three-dimensional structure produced by this invention preferably has desired polymer properties, for example for implants.
  • Die eingesetzten photovernetzbaren Materialien zeichnen sich insbesondere durch eine geeignete Oberflächenspannung und Viskosität, insbesondere durch eine Viskosität von weniger als 200 mPa·s, insbesondere weniger als 80 mPa·s, besonders bevorzugt weniger als 40 mPa·s, aus. The photocrosslinkable materials used are distinguished in particular by a suitable surface tension and viscosity, in particular by a viscosity of less than 200 mPa · s, in particular less than 80 mPa · s, particularly preferably less than 40 mPa · s, from. Diese Viskosität kann insbesondere durch Lösungsmittel, insbesondere durch einen Reaktivverdünner, mit einem Anteil von weniger als 51% erreicht werden. This viscosity can in particular by solvent, especially by a reactive diluent, are achieved with a proportion of less than 51%.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform beträgt die Oberflächenspannung des photovernetzbaren Materials weniger als 80 mN/m, insbesondere weniger als 70 mN/m, insbesondere weniger als 35 mN/m. In a preferred embodiment, the surface tension of the photocrosslinkable material is less than 80 mN / m, especially less than 70 mN / m, in particular less than 35 mN / m.
  • Des Weiteren weisen die photovernetzbaren Materialien bevorzugt die für die Verfahren zur Herstellung einer zwei- oder dreidimensionalen Struktur, insbesondere für SL-Verfahren, 3D-Druck-Verfahren und MPP-Verfahren, erforderliche, insbesondere hohe, Lichttransparenz für die Aushärtungswellenlänge der elektromagnetischen Strahlung und eine ausreichende Aushärtungsgeschwindigkeit auf. Further preferably have the photocrosslinkable materials for the process for the preparation of a two- or three-dimensional structure, in particular for SL method, 3D printing method and MPP procedures required, especially high light transparency for the Aushärtungswellenlänge of the electromagnetic radiation and sufficient cure on. Die Lichttransparenz liegt dabei bevorzugt im VIS-NIR-Bereich oder UV-Bereich. The light transparency is preferably in the VIS-NIR range or the UV range.
  • Insbesondere wird die elektromagnetische Strahlung zusätzlich durch die photovernetzbaren Materialien absorbiert. In particular, the electromagnetic radiation is also absorbed by the photo-crosslinkable materials.
  • Das photovernetzbare Material verfügt hinsichtlich seiner Photovernetzbarkeit über ausreichende Vernetzungsgrade, ist selektiv durch die elektromagnetische Strahlung fixierbar und reagiert bevorzugt selektiv auf eine bevorzugt vorgesehene flächige und ortsaufgelöste Vernetzung. The photocrosslinkable material has with respect to its photocrosslinkability sufficient degrees of crosslinking, is selectively fixable by electromagnetic radiation, and preferably reacts selectively to a preferably provided planar and spatially resolved crosslinking. Des Weiteren genügt das photovernetzbare Material insbesondere den Anforderungen der 3D-Druckverfahren, beispielsweise InkJet-Drucken, hinsichtlich der einzuhaltenden Viskosität, des Verlaufsverhalten und der Druckstabilität. Furthermore, the photocrosslinkable material especially meets the requirements of 3D printing methods, such as inkjet printing, with respect to the applicable viscosity, flow behavior and pressure stability.
  • Vorzugsweise wird als eine Komponente des photovernetzbaren Materials mindestens eine Photoinitiator-Komponente eingesetzt. Preferably, at least one photoinitiator component is used as a component of the photocrosslinkable material. Die Photoinitiator-Komponente ermöglicht eine möglichst effektive und selektive Fixierung des photovernetzbaren Materials, insbesondere in Kombination mit einer hinreichend schnellen Aushärtungsgeschwindigkeit des photovernetzbaren Materials. The photoinitiator component enables effective and selective fixing of the photocrosslinkable material, in particular in combination with a sufficiently fast cure rate of the photocurable material. Die eingesetzte Photoinitiator-Komponente weist insbesondere einen hohen Photonabsorptionsquerschnitt, insbesondere einen hohen Zwei-Photonabsorptionsquerschnitt im VIS-NIR, und bevorzugt eine hohe Quantenausbeute auf. In particular, the photoinitiator component used has a high photon absorption cross-section, in particular a high two-photon absorption cross-section in the VIS-NIR, and preferably have a high quantum efficiency.
  • In Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung wird unter dem Begriff „flächig”, insbesondere einem flächigen Aufbringen eines photovernetzbaren Materials oder einem flächigen Fixieren eines aufgebrachten photovernetzbaren Materials verstanden, dass das Aufbringen des Materials oder die fixierende Strahlung gleichmäßig über die gesamte zu beschichtende oder fixierende Materialschicht erfolgt. In connection with the present invention, the term "surface", in particular an areal application of a photo-crosslinkable material or a sheet-like fixing an applied photocrosslinkable material understood that the application of the material or the fixing radiation is effected uniformly over the entire area to be coated or fixing material layer , Demgemäß kann ein flächiger Auftrag eines Materials oder ein flächiges Einwirken der Strahlung zur Ausbildung von dreidimensional ausgebildeten beziehungsweise fixierten Schichten führen. Accordingly, a surface application of a material or a sheet-like action of the radiation for the formation of three-dimensionally formed or pinned layers can result. Insbesondere aufgrund des flächigen Materialauftrags beziehungsweise flächigen Einwirkens der Strahlung wird das photovernetzbare Material gleichmäßig aufgebracht beziehungsweise fixiert. In particular, due to the sheet material or sheet-like contract Einwirkens of radiation, the photo-crosslinkable material is applied uniformly, or fixed.
  • In Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung wird unter dem Begriff „ortsselektiv”, insbesondere einem ortsselektiven Aufbringen eines photovernetzbaren Materials oder einem ortsselektiven Fixieren eines aufgebrachten photovernetzbaren Materials verstanden, dass das Aufbringen des Material oder die fixierende Strahlung nicht gleichmäßig über die gesamte aufgetragene Materialschicht erfolgt. In connection with the present invention, the term "site-selective", especially a spatially selective application of a photo-crosslinkable material or a stationary selectively fixing an applied photocrosslinkable material understood that the application of the material or the fixing radiation is not uniform over the entire applied material layer.
  • Unter dem Begriff „polymere Vernetzer-Komponente mit mindestens zwei endständigen photovernetzbaren Gruppen” ist ein unverzweigtes oder mindestens einfach verzweigtes Polymer oder Oligomer zu verstehen, an dem die mindestens zwei photovernetzbaren Gruppen derart kovalent verbunden sind, dass sie zur Fixierung durch die elektromagnetische Strahlung in Schritt b) zur Verfügung stehen. The term "polymeric cross-linking component having at least two terminal linkable groups" is a straight or at least singly branched polymer or oligomer to understand on which the at least two photocrosslinkable groups are covalently linked to the fixation by the electromagnetic radiation in step b) are available. Die polymere Vernetzer-Komponente weist funktionelle Gruppen auf, an denen die photovernetzbaren Gruppen kovalent gebunden sind. The polymeric crosslinker component includes functional groups to which the crosslinkable groups are covalently bound. Bevorzugt findet diese kovalente Bindung zwischen der polymeren Vernetzer-Komponente und den photovernetzbaren Gruppen über eine Ester- oder Amidbindung statt. Preferably, this covalent bond between the polymeric component and the crosslinker-linkable groups via an ester or amide bond takes place. Als „polymere Vernetzer-Komponente” wird die Komponente bezeichnet, an der die photovernetzbaren Gruppen kovalent gebunden sind. As "polymeric cross-linking component" is referred to the component to which the crosslinkable groups are covalently bound.
  • Unter dem Begriff „zweidimensionale Struktur” wird in einem dreidimensionalen Raum mit den Raumachsen xyz eine Struktur mit Kantenlängen x'-y'-z' entlang der Raumachsen verstanden, bei der die Länge der kürzesten Kante von x' und y' einer durch die Kanten x' und y' aufgespannten Fläche deutlich größer als die Kantenlänge z' ist, vorzugsweise um den Faktor 5, vorzugsweise 10, vorzugsweise 20, vorzugsweise 30, vorzugsweise 40, vorzugsweise 50, vorzugsweise 100, vorzugsweise 1000, bevorzugt 10000. Der Begriff „zweidimensionale Struktur” bedeutet demgemäß nicht, dass keine räumliche Ausdehnung in Richtung der dritten Dimension erfolgt. The term "two-dimensional structure" is used in a three-dimensional space with the space axes xyz a structure with edge lengths of x'-y'-z 'meant along the spatial axes, in which the length of the shortest edge from x' and y 'a by the edges x 'and y' plane defined area is significantly greater than the edge length z ', preferably by a factor of 5, preferably 10, preferably 20, preferably 30, preferably 40, preferably 50, preferably 100, preferably 1000, preferably 10000. the term "two-dimensional structure "thus does not mean that no spatial expansion occurs in the direction of the third dimension. Bevorzugt weist die zweidimensionale Struktur in Richtung der dritten Dimension 1 bis 50 Schichten auf, insbesondere 1 bis 40 Schichten, bevorzugt 1 bis 20 Schichten, bevorzugt 1 bis 10 Schichten und besonders bevorzugt 5 bis 10 Schichten auf. Preferably, the two-dimensional structure in the direction of the third dimension from 1 to 50 layers, in particular from 1 to 40 layers, preferably 1 to 20 layers, preferably 1 to 10 layers and more preferably 5 to 10 layers. Beispielsweise werden als zweidimensionale Strukturen Membranen, Vliese, hautähnliche Implantate und Netze verstanden. For example be understood as a two-dimensional structures of membranes, fleeces, skin-like implants and networks.
  • Unter dem Begriff „kurzkettige Vernetzer-Komponente mit mindestens drei endständigen photovernetzbaren Gruppen” ist ein verzweigtes mehrfach funktionalisiertes Molekül zu verstehen, das bevorzugt eine maximale Kettenlänge pro Verzweigung von 10, bevorzugt 8, bevorzugt 6, aufweist. The term "short chain cross-linking component having at least three terminal linkable groups" is a branched multiply functionalized molecule to be understood that preferably a maximum chain length per branch of 10, preferably 8, preferably 6, comprising. Die mindestens drei photovernetzbaren Gruppen sind derart mit diesem Molekül kovalent verbunden, dass sie zur Fixierung durch die elektromagnetische Strahlung in Schritt b) zur Verfügung stehen. The at least three cross-linkable groups are such covalently bonded to this molecule, that they are available for fixation by the electromagnetic radiation in step b) is available. Die kurzkettige Vernetzer-Komponente weist funktionelle Gruppen auf, an denen die photovernetzbaren Gruppen kovalent gebunden sind. The short-chain crosslinker component includes functional groups to which the crosslinkable groups are covalently bound. Bevorzugt findet diese kovalente Bindung zwischen der kurzkettigen Vernetzer-Komponente und den photovernetzbaren Gruppen über eine Ester- oder Amidbindung statt. Preferably, these short-chain covalent bond between the crosslinker component and the photo cross-linkable groups via an ester or amide bond takes place. Als „kurzkettige Vernetzer-Komponente” wird die Komponente bezeichnet, an der die photovernetzbaren Gruppen kovalent gebunden sind. As "short-chain crosslinker component" means a component is referred to, in which the crosslinkable groups are covalently bound.
  • Unter dem Begriff „niedrig-viskose Modifikatorkomponente” wird eine Komponente verstanden, die bevorzugt eine Molmasse von weniger als 1000 g/mol und die Viskosität des photovernetzbaren Materials derart anpasst, so dass ein Viskositätsbereich gewährleistet ist, der zur universellen Anwendung der photovernetzbaren Materialien in den Verfahren zur Herstellung von zwei- oder dreidimensionalen Strukturen gewährleistet. The term "low-viscosity Modifikatorkomponente" is a component understood that preferably have a molecular weight less than 1000 g / mol and viscosity of the photo-crosslinkable material adapts in such a way so that a viscosity range ensures that the universal application of the crosslinkable materials in the A process for producing two- or three-dimensional structures ensured.
  • Bevorzugt weisen die niedrig-viskose Modifikatorkomponente und/oder die polymere und/oder kurzkettige Vernetzer-Komponente, weitere nicht-photovernetzbare funktionelle Gruppen auf, die nicht kovalent, insbesondere gar nicht, an die photovernetzbaren Gruppen binden können und damit für Kopplungsreaktionen, insbesondere mit biofunktionellen Komponenten, zur Verfügung stehen. Preferably, the low-viscosity Modifikatorkomponente and / or polymers and / or short chain cross-linking component, other non-photo-crosslinkable functional groups which covalently, in particular not at all, can not bind to the linkable groups and thus for coupling reactions, in particular with biofunctional , components are available. Diese nicht-photovernetzbaren funktionellen Gruppen sind bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Hydroxy-, Cyanat-, Isocyanat-, Amino-, Imino-, Alken-, Alkin-, Carboxygruppe, bevorzugt Carboxygruppe. These non-crosslinkable functional groups are preferably selected from the group consisting of hydroxyl, cyanate, isocyanate, amino, imino, alkene, alkyne, carboxy group, preferably carboxyl group.
  • Unter dem Begriff „Arbeitsebene” wird die Ebene verstanden, in der die in Schritt b) durchgeführte Fixierung durch die elektromagnetische Strahlung erfolgt. The term "work plane" is the plane is understood in the processing performed in step b) is carried out by fixing the electromagnetic radiation. Vorzugsweise verlauft diese Ebene planar, im Wesentlichen planar, gewölbt oder im Wesentlichen gewölbt. Preferably, this layer proceeds planar, substantially planar, curved or arched substantially.
  • Unter dem Begriff „Verfahrensfolge der Schritte a) und b)” wird verstanden, dass zunächst das photovernetzbare Material in einem Schritt a) aufgebracht wird, entweder ortsselektiv oder flächig, und in einem Schritt b) das in Schritt a) aufgebrachte photovernetzbare Material flächig oder ortsselektiv fixiert wird, wobei vorzugsweise wenn Schritt a) ortsselektiv erfolgt, Schritt b) flächig oder wenn Schritt a) flächig erfolgt, Schritt b) ortsselektiv erfolgt. The term "process cycle of steps a) and b)" is meant that first the photo-crosslinkable material is applied in step a), either location-selective or flat, and applied in step a) photocrosslinkable material surface in a step b) or is selectively fixed stationary, preferably when step a) is carried out spatially selectively, b, or when step a) is carried out step) surface area, is carried out step b) location-selective manner.
  • Unter dem Begriff „photovernetzbare Materialien mit unterschiedlicher Photoempfindlichkeit” ist zu verstehen, dass die photovernetzbaren Materialien eine Photoinitiatorkomponente mit unterschiedlicher Photoempfindlichkeit aufweisen. The term "photo-crosslinkable materials having different photosensitivity" is to be understood that the photocrosslinkable materials have a photoinitiator component with different photosensitivity.
  • Die zwei- oder dreidimensionale Struktur wird als „biokompatibel” eingestuft, wenn nach 24 Stunden in einer zu untersuchenden Zellkultur mindestens 20%, bevorzugt mindestens 50%, bevorzugt mindestens 60%, bevorzugt mindestens 70%, bevorzugt mindestens 80% der Viabilität einer Vergleichszellkultur erreicht wird. The two- or three-dimensional structure is classified as "biocompatible" if, after 24 hours in a to be examined cell culture at least 20%, preferably at least 50%, preferably at least 60%, preferably at least 70%, preferably reaches at least 80% of the viability of a comparative cell culture becomes. Die Vergleichszellkultur weist die gleichen Zellen wie die zu untersuchenden Zellkultur auf. Compare cell culture has the same cells as the cell culture to be examined. Lediglich hinsichtlich des Kultivierungsmediums unterscheiden sich beide Zellkulturen. Only with regard to the culture medium both cell cultures differ. Die zu untersuchende Zellkultur weist ein Kultivierungsmedium auf, das dadurch erhalten wird, dass das auf seine Biokompatibilität zu untersuchende photovernetzte Material in einem auch für die Vergleichszellkultur verwendetem Kultivierungsmedium 24 Stunden gelagert wird. The cell culture to be examined comprises a culture medium which is obtained by being stored for 24 hours for its biocompatibility to be examined photo-crosslinked material in a used also for the comparative cell culture cultivation medium. Die Viabilität (WST-Wert) wird bevorzugt mittels eines WST-1 Proliferationsassays bestimmt. Viability (WST-value) is preferably determined by a WST-1 proliferation assay. Je nach Anwendung werden unterschiedliche Zelltypen verwendet, bevorzugt Endothelzellen, bevorzugt Chondrozyten. Depending on the application, different cell types are used, preferably endothelial cells, preferably chondrocytes.
  • Die in Schritt b) verwendete elektromagnetische Strahlung richtet sich in bevorzugter Ausführungsform nach den Anforderungen des in Schritt b) durchgeführten Fixierens. The electromagnetic radiation used in step b) is aimed in a preferred embodiment according to the requirements of the process performed in step b) fixing. Die elektromagnetische Strahlung in Schritt b) muss die in dem photovernetzbaren Material verwendeten Photoinitiatoren selektiv anregen können, um so gezielt die Fixierung des photovernetzbaren Materials zu gewährleisten. The electromagnetic radiation in step b) must be able to selectively stimulate the photoinitiators used in the photocurable material in order to specifically as to ensure the fixing of the photocrosslinkable material. Es ist bevorzugt die Strahlungsintensität der elektromagnetischen Strahlung in Abhängigkeit davon einzustellen, ob eine Fixierung flächig oder ortsselektiv, insbesondere über Zwei- oder Mehrphotonenprozesse, erfolgt. It is preferred, the radiation intensity of the electromagnetic radiation in response to set whether a fixation is carried out surface or site-selectively, in particular by two- or multiphoton processes. Es ist bevorzugt vorgesehen, die ortsselektive Fixierung mit Hilfe von Laserlicht, also lasergestützt, durchzuführen. It is preferably provided that site-selective fixation with the aid of laser light, ie laser-based conduct. Die flächige Fixierung findet bevorzugt mit Hilfe von UV-Licht statt, wobei bevorzugt der Spektralbereich an die Erfordernisse des durchgeführten Verfahrens oder an die Photoinitiator-Komponente angepasst wird. The planar fixing preferably takes place by means of UV light, wherein preferably, the spectral range to the requirements of the process carried out or the photoinitiator component is adjusted. Insbesondere liegt der Spektralbereich bei 250 bis 500 nm. Als Quelle für das UV-Licht werden bevorzugt UV-Strahler, insbesondere mit eingeschränktem Spektralbereich, oder LED's (Leuchtdioden) verwendet. Specifically, the spectral range is 250 to 500 nm. As the source of the UV light are preferably UV radiation, in particular with a limited spectral range, or LED's (light emitting diodes) are used.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform weist die polymere Vernetzer-Komponente zwei, drei, vier, fünf oder mehr als 50, bevorzugt mehr als 70, bevorzugt mehr als 100, photovernetzbare Gruppen auf. In a preferred embodiment, the polymeric cross-linking component two, three, four, five or more than 50, preferably more than 70, preferably more than 100, photocrosslinkable groups.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform weist die polymere Vernetzer-Komponente zwei oder drei photovernetzbare Gruppen auf. In a preferred embodiment, the polymeric cross-linking component to two or three photocrosslinkable groups.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das photovernetzbare Material mindestens 2, mindestens 3, mindestens 4 oder mindestens 5 unterschiedliche polymere Vernetzer-Komponenten mit mindestens zwei photovernetzbaren Gruppen. In a preferred embodiment, the crosslinkable material comprises at least 2, at least 3, at least 4 or at least 5 different polymeric crosslinking components having at least two photocrosslinkable groups.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform weist die polymere Vernetzer-Komponente mit mindestens zwei photovernetzbaren Gruppen eine Molmasse von 300 bis 3000 g/mol auf. In a preferred embodiment, the polymeric cross-linking component having at least two photocrosslinkable groups at a molecular weight of 300 to 3000 g / mol.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist die polymere Vernetzer-Komponente mit mindestens zwei photovernetzbaren Gruppen ein alpha,omega-Hydroxyoligomer, ein alpha,omega-Aminooligomer und/oder ein alpha-Hydroxy-Omega-aminooligomer. In a preferred embodiment, the polymeric cross-linking component having at least two photocrosslinkable groups, an alpha, omega-Hydroxy, an alpha, omega-Aminooligomer and / or an alpha-hydroxy-omega-aminooligomer.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist die polymere Vernetzer-Komponente aus der Gruppe ausgewählt bestehend aus Polyethylenglykol (PEG), Polypropylenglykol (PPG), Siloxane, Polytetrahydrofuran (PTHF), Eisphenol-A-ethoxylat (EPA-(EO)), Co-Block-Polyether davon, Biopolymere und modifizierte Biopolymere. In a preferred embodiment, the polymeric cross-linking component selected from the group selected consisting of polyethylene glycol (PEG), polypropylene glycol (PPG), siloxanes, polytetrahydrofuran (PTHF), bisphenol A ethoxylate (EPA (EO)), Co-block polyether them, biopolymers and modified biopolymers.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist die polymere Vernetzer-Komponente ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polyethylenglykol (PEG), Polypropylenglykol (PPG), Polytetrahydrofuran (PTHF), Eisphenol-A-ethoxylat (BPA-(EO)), Co-Block-Polyether davon, Biopolymere und modifizierte Biopolymere. In a preferred embodiment, the polymeric cross-linking component is selected from the group consisting of polyethylene glycol (PEG), polypropylene glycol (PPG), polytetrahydrofuran (PTHF), bisphenol A ethoxylate (BPA (EO)), Co-block polyether thereof , biopolymers and modified biopolymers.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist die polymere Vernetzer-Komponente mit mindestens zwei photovernetzbaren Gruppen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus PTHF(1400)-Diacrylat, PTHF(2000)-Diacrylat, PTHF(2900)-Diacrylat, PPG(2000)-Diacrylat, PPG(2300)-Diurethan-methacrylat und PTHF(1600)-Diurethan-methacrylat. In a preferred embodiment, the polymeric cross-linking component having at least two crosslinkable groups selected from the group consisting of PTHF (1400) diacrylate, PTHF (2000) diacrylate, PTHF (2900) diacrylate, PPG (2000) diacrylate, PPG (2300) -Diurethan methacrylate and PTHF (1600) -Diurethan methacrylate. Die in Klammern stehenden Zahlen geben das durchschnittliche Molekulargewicht der polymeren Vernetzer-Komponente an. The figures in brackets indicate the average molecular weight of the polymeric cross-linking component.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Biopolymer, auch biologisches Makromolekül genannt, aus der Gruppe ausgewählt bestehend aus Proteine, Polysaccharide, Glucosaminglykane und Derivate davon. In a preferred embodiment, the biopolymer and biological macromolecule is called, selected from the group consisting of proteins, polysaccharides, Glucosaminglykane and derivatives thereof.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Protein ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Albumin, Kollagene, Gelatine und Fibronektin. In a preferred embodiment, the protein is selected from the group consisting of albumin, collagen, gelatin and fibronectin.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform wird als photovernetzbares Material ein negative Ladungen aufweisendes modifiziertes Biopolymer, insbesondere Heparinsulfat, verwendet. In a preferred embodiment, the photocrosslinkable material is an negative charges exhibiting modified biopolymer, in particular heparin sulfate is used. Durch diese negativen Ladungen werden bevorzugt Wachstumsfaktoren, Analoga, Fragmente und/oder Derivate davon ionisch, insbesondere temporär, gebunden. By this negative charges growth factors, analogs, fragments and / or derivatives thereof are preferably nonionic, in particular temporarily bound.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Wachstumsfaktor ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus VEGF (Vascular Endothelial Growth Factor, FGF (Fibroblast Growth Factor), PDGF (Platelet Derived Growth Factor, Pleitrophin, PIGF (Placenta Growth Factor, HGF/SF (Hepatocyte Growth Factor/Scatter Factor) und Midkine. In a preferred embodiment the growth factor is selected from the group consisting of VEGF (Vascular Endothelial Growth Factor, FGF (Fibroblast Growth Factor), PDGF (Platelet Derived Growth Factor, Pleitrophin, PIGF (placenta growth factor, HGF / SF (hepatocyte growth factor / scatter Factor) and midkine.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Polysaccharid ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Cellulose, Stärke und Glycogen. In a preferred embodiment, the polysaccharide is selected from the group consisting of cellulose, starch and glycogen.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Glukosaminglykan ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Hyaluronsäure, Chondroitinsulfat, Dermatansulfat, Heparinsulfat und Heparin. In a preferred embodiment, the Glukosaminglykan is selected from the group consisting of hyaluronic acid, chondroitin sulfate, dermatan sulfate, heparin sulfate and heparin.
  • In einer besonderen Ausführungsform wird ein Teil der photovernetzbaren Gruppen in dem mindestens einen photovernetzbaren Material in Schritt b) nicht umgesetzt, insbesondere 1 bis 60%, insbesondere 10 bis 50%, insbesondere 20 bis 40% der eingesetzten photovernetzbaren Gruppen. In a particular embodiment, a portion of the cross-linkable groups in which it is not implemented at least one photo-crosslinkable material in step b), in particular 1 to 60%, in particular 10 to 50%, especially 20 to 40% of the cross-linkable groups used.
  • Die nicht umgesetzten oder nicht fixierten photovernetzbaren Gruppen der photovernetzten Struktur stehen insbesondere zur weiteren Oberflächenfunktionalisierung und/oder Biofunktionalisierung zur Verfügung. The unreacted or unfixed cross-linkable groups of the photo-crosslinked structure are in particular for further surface functionalization and / or Biofunctionalization available.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform wird das photovernetzbare oder photovernetzte Material, z. In a preferred embodiment, the photocrosslinkable or photocrosslinked material, is. B. auch ein als polymere Vernetzer-Komponente eingesetztes modifiziertes oder nicht modifiziertes Biopolymer, mit mindestens einer biofunktionellen Komponente funktionalisiert. B. also employed as polymeric crosslinker component modified or unmodified biopolymer, functionalized with at least a bifunctional component.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform wird die mindestens eine biofunktionelle Komponente direkt oder indirekt mit dem photovernetzbaren oder photovernetzten Material verbunden. In a preferred embodiment, the at least one bio-functional component is connected directly or indirectly with the photocrosslinkable or photocrosslinked material.
  • Dementsprechend sieht eine bevorzugte Ausführungsform vor, dass das photovernetzbare Material vor dem Fixieren mit einer biofunktionellen Komponente, insbesondere vor dem Aufbringen, funktionalisiert wird. Accordingly, a preferred embodiment provides that the photocrosslinkable material before fixing, functionalized with a bifunctional component, in particular prior to the application sees. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann allerdings auch vorgesehen sein, dass die mindestens eine biofunktionelle Komponente nach dem Fixieren des photovernetzbaren Materials eingebracht wird, dass heißt an die Oberfläche des photovernetzten Materials kovalent oder nicht-kovalent gebunden wird. However, in another preferred embodiment can also be provided that the at least one bio-functional component after fixing the photocrosslinkable material is introduced, that is, on the surface of the photo cross-linked material covalently or non-covalently bound.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform werden die nicht umgesetzten, photovernetzbaren Gruppen mit mindestens einer biofunktionellen Komponente funktionalisiert. In a preferred embodiment, the unreacted cross-linkable groups with at least one bio-functional component are functionalized.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform werden die nicht-photovernetzbaren, funktionellen Gruppen der niedrig-viskosen Modifikatorkomponente und/oder kurzkettigen und/oder polymeren Vernetzer-Komponente mit mindestens einer biofunktionellen Komponente funktionalisiert. In a preferred embodiment, the non-crosslinkable, functional groups of the low-viscosity Modifikatorkomponente and / or short-chain and / or polymeric cross-linking component are functionalized with at least a bifunctional component. In einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt diese Biofunktionalisierung über eine Amidbindung, wobei zur deren Bildung bevorzugt Carbodiimid als Reaktionsvermittler verwendet wird. In a preferred embodiment, this Biofunctionalization via an amide bond, wherein for the formation of preferred carbodiimide is used as a reaction agent.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt die Biofunktionalisierung der zwei- oder dreidimensionalen Struktur durch gezielten Einbau biofunktioneller Komponenten in die zwei- oder dreidimensionale Struktur, insbesondere durch das Biofunktionalisieren des photovernetzbaren Materials vor dem Fixieren des photovernetzbaren Materials in Schritt b) oder an die nicht umgesetzten Doppelbindungen und/oder an die nicht-photovernetzbaren funktionellen Gruppen des photovernetzten Materials. In a preferred embodiment, the biofunctionalization the two- or three-dimensional structure by selective incorporation biofunctional components in two- or three-dimensional structure is carried out, in particular by the Biofunktionalisieren of the crosslinkable material prior to fixing the photo-crosslinkable material in step b) or to the unreacted double bonds and / or to the non-crosslinkable functional groups of the photo-crosslinked material. In beiden Ausführungsformen kann vorgesehen sein, dass das zu biofunktionalisierende Material, also das photovernetzte oder photovernetzbare Material, selbst ein Biopolymer oder ein modifiziertes Biopolymer ist bzw. umfasst. In both embodiments, it may be provided that the material to biofunktionalisierende, so the photo-crosslinked or photo-crosslinkable material, even a biopolymer or a modified biopolymer is or comprises. Das zu biofunktionalisierende Material kann insbesondere die polymere Vernetzer-Komponente oder die kurzkettige Vernetzer-Komponente sein. The material to biofunktionalisierende the polymeric cross-linking agent component or the short-chain crosslinker component can be in particular. Die Biofunktionalisierung ist besonders bevorzugt bei der Verwendung der zwei- oder dreidimensionalen Struktur in biologischer oder medizinischer Verwendung, z. The Biofunctionalization is particularly preferred when using the two- or three-dimensional structure in biological or medical use, for example. B. insbesondere als Aderersatzmaterial, z. B. particular as a replacement core material, eg. B. um zelladhärente, proliferationsfördernde und/oder antithrombogene Eigenschaften auf die zwei- oder dreidimensionale Struktur zu übertragen. to zelladhärente, proliferation-promoting and / or anti-thrombogenic properties to be transmitted as the two- or three-dimensional structure. Die antithromogenen Eigenschaften der zwei- oder dreidimensionalen Struktur werden bevorzugt insbesondere über die sequenzielle Anbindung von modifiziertem Heparin, insbesondere Heparinsulfat, erreicht. The antithromogenen properties of the two- or three-dimensional structure are preferably achieved in particular by the sequential connection of modified heparin, in particular heparin sulfate.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist die biofunktionelle Komponente, die zur Biofunktionalisierung der photovernetzten Materials eingesetzt wird, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Proteinen wie Glycoproteinen, Wachstumsfaktoren oder Antikörper, Peptidsequenzen, Polysaccharide, Glykosaminglykane, Nucleinsäuren, Aptamere und Derivate davon sowie Kombinationen davon. In a preferred embodiment, the bio-functional component that is used for the biofunctionalization the photo cross-linked material selected from the group consisting of proteins such as glycoproteins, growth factors or antibodies, peptide sequences, polysaccharides, glycosaminoglycans, nucleic acids, aptamers and derivatives thereof and combinations thereof.
  • In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die als biofunktionelle Komponente charakterisierten Biopolymere oder modifizierten Biopolymere auch als polymere Vernetzer-Komponenten des photovernetzbaren Materials eingesetzt werden können. In a particularly preferred embodiment it is provided that the characterized as biofunctional component biopolymers or modified biopolymers can also be used as the polymeric cross-linker components of the photocrosslinkable material. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die als Biopolymere oder modifizierte Biopolymere aufgeführten polymeren Vernetzer-Komponenten des photovernetzbaren Materials auch als biofunktionelle Komponenten eingesetzt werden können zur Biofunktionalisierung des photovernetzten oder photovernetzbaren Materials, insbesondere der polymeren oder kurzkettigen Vernetzer-Komponente, insbesondere wenn die polymere Vernetzer-Komponente als Biopolymer oder modifiziertes Biopolymer ausgeführt ist. In a further preferred embodiment it is provided that the polymeric cross-linker components of the photocrosslinkable material referred to as biopolymers or modified biopolymers can also be used as bio-functional components for the biofunctionalization of the photo-crosslinked or photo-crosslinkable material, in particular the polymers or short-chain crosslinker component, particularly when the polymeric cross-linking component is designed as a biopolymer or modified biopolymer.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform wird in Schritt a) acrylierte Gelatine als polymere Vernetzer-Komponente mit mindestens zwei photovernetzbaren Gruppen verwendet. In a preferred embodiment, acrylated gelatin is used as polymeric cross-linking component having at least two photocrosslinkable groups in step a). Die nach Schritt b) photovernetzte Struktur enthält dadurch Anknüpfungsstellen für Integrin als Rezeptor zur Anbindung von Zellen. The photo cross-linked after step b) structure thereby contains points of attachment for integrin as a receptor for attachment of cells.
  • Bevorzugt erfolgt die Biofunktionalisierung nach dem Herstellen einer photovernetzten Struktur und der Entfernung des Substrats und cytotoxischer Stoffe wie der Photoinitiator-Komponente und/oder der Stützstruktur durch Nachbehandlung. the biofunctionalization is preferably carried out after forming a photo-crosslinked structure and the distance of the substrate and cytotoxic agents such as the photoinitiator component and / or the support structure by post-treatment.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform wird das photovernetzbare oder photovernetzte, bevorzugt das photovernetzte Material bevorzugt über eine Michael-Addition, mit organischen primären Aminen, Gelatine und/oder Thioheparinsulfat funktionalisiert. In a preferred embodiment, the photocrosslinkable or photocrosslinked, preferably functionalized preferably the photo cross-linked material via a Michael addition with organic primary amines, gelatin and / or Thioheparinsulfat.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform werden mit Thiolgruppen modifizierte Biopolymere, insbesondere Proteine wie Kollagen, Gelatine und Fibronektin oder Polysaccharide wie Cellulose, Stärke, Glycogen, Hyaluronsäure, Chondroitinsulfat, Heparinsulfat und Heparin, insbesondere Heparinsulfat, an die nicht umgesetzten Doppelbindungen der zwei- oder dreidimensionalen Struktur, insbesondere an die Oberfläche dieser Struktur, über eine Thiol-En-Michael-Addition kovalent gebunden. In a preferred embodiment, with thiol groups modified biopolymers, particularly proteins such as collagen, gelatin and fibronectin, or polysaccharides such as cellulose, starch, glycogen, hyaluronic acid, chondroitin sulfate, heparin sulfate and heparin, in particular heparin sulphate, to the unreacted double bonds of the two- or three-dimensional structure, in particular covalently bonded to the surface of this structure, a thiol-Michael addition. Diese Biofunktionalisierung erfolgt bevorzugt nach jeder Verfahrensfolge der Schritte a) und b). This Biofunctionalization is preferably carried out after each process cycle of steps a) and b).
  • In bevorzugter Ausführungsform wird abwechselnd die Michael-Addition und die Verfahrensfolge der Schritte a) und b) durchgeführt. In a preferred embodiment, the Michael addition and the process sequence of the steps a) and b) is performed alternately.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform werden nicht alle Thiolgruppen des modifizierten Biopolymers über die Thiol-En-Michael-Addition umgesetzt. In a preferred embodiment, not all thiol groups of the modified biopolymer on the thiol-Michael addition are implemented. Bevorzugt werden in einem weiteren Schritt diese nicht umgesetzten Thiolgruppen zumindest teilweise mit bevorzugt Acrylat-modifizierten Biopolymeren, insbesondere Proteine wie Kollagen, Gelatine und Fibronektin oder Polysaccharide wie Cellulose, Stärke, Glycogen, Hyaluronsäure, Chondroitinsulfat, Heparinsulfat und Heparin, insbesondere Heparinsulfat, über eine Thiol-En-Michael-Addition umgesetzt. this unreacted thiol groups are preferred in a further step at least partly, preferably with acrylate-modified biopolymers, particularly proteins such as collagen, gelatin and fibronectin, or polysaccharides such as cellulose, starch, glycogen, hyaluronic acid, chondroitin sulfate, heparin sulfate and heparin, in particular heparin sulfate, a thiol -en-Michael addition implemented. Die bevorzugt alternierende Umsetzung der hergestellten photovernetzten Struktur mit Thiol-modifizierten Biopolymeren und Acrylat-modifizierten Biopolymeren wird bevorzugt so oft wiederholt, bis die Oberfläche der zwei- oder dreidimensionalen Struktur das modifizierte Biopolymer im gewünschten Anteil beziehungsweise Bedeckungsgrad enthält. The preferred alternate implementation of the produced photo-crosslinked structure with thiol-modified biopolymers and acrylate modified biopolymers is preferably repeated several times until the surface of the two- or three-dimensional structure containing the modified biopolymer in the desired proportion, or degree of coverage.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist das für die biofunktionelle Komponente verwendete Protein ein Strukturprotein wie Kollagen und/oder ein denaturiertes Protein wie Gelatine. In a preferred embodiment, the protein used for bio-functional component is a structural protein such as collagen and / or a denatured protein like gelatin.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist das für die biofunktionelle Komponente verwendete Glykosamingylkan Heparin, Heparinsulfat, Chondroitinsulfat und/oder Keratansulfat. In a preferred embodiment, which is used for the bio-functional component Glykosamingylkan heparin, heparin sulfate, chondroitin sulphate and / or keratan sulphate.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform werden, insbesondere in der äußersten Schicht der zwei- oder dreidimensionalen Struktur, biofunktionelle Komponenten, zum Beispiel Adhäsionsanker, insbesondere Cys-RGD (Cystein-Arginin-Glycin-Aspartat), kovalent, insbesondere über eine Thiol-En-Michael-Addition oder durch oxidative Bildung von Disulfidbrücken, gebunden, bevorzugt zur stabilen Adhäsion von Zellen an die Oberfläche der zwei- oder dreidimensionalen Struktur, bevorzugt zur vollständigen Endotheliarisierung. In a preferred embodiment, especially in the outermost layer of the two- or three-dimensional structure biofunctional components, for example Adhäsionsanker, in particular RGD-Cys (cysteine-arginine-glycine-aspartate), covalently, in particular via a thiol-ene Michael addition or bound by oxidative disulfide bond formation, preferably for stable adhesion of cells to the surface of the two- or three-dimensional structure, preferably to the complete endothelialization.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist die biofunktionelle Komponente indirekt über Nanopartikel mit dem photovernetzbaren oder photovernetzten Material verbunden. In a preferred embodiment the biofunctional component is indirectly connected via nanoparticles with the photocrosslinkable or photocrosslinked material.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform weisen die Nanopartikel molekülspezifische Erkennungsstellen auf. In a preferred embodiment, the nanoparticles have molecule-specific recognition sites. In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die biofunktionelle Komponente kovalent oder nicht-kovalent an die Nanopartikel gebunden. In a preferred embodiment of the present invention, the bio-functional component is covalently or non-covalently bound to the nanoparticles.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform weisen die Nanopartikel in ihrem Inneren die biofunktionelle Komponente auf. In a preferred embodiment, the nanoparticles have the biofunctional component in its interior. In einer bevorzugten Ausführungsform weisen die Nanopartikel in ihrem Inneren Hohlräume auf, wobei in den Hohlräumen die biofunktionelle Komponente vorliegt. In a preferred embodiment, the nanoparticles have in their interior cavities, wherein the biofunctional component in the cavities is present.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform weisen die Nanopartikel ein polymeres Matrixmaterial auf, wobei die biofunktionelle Komponente mit dem polymeren Matrixmaterial vermischt und gegebenenfalls ionisch gebunden ist. In a preferred embodiment, the nanoparticles have a polymeric matrix material, wherein the biofunctional component is mixed with the polymeric matrix material, and optionally ionically bonded.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform wird die verkapselte, biofunktionelle Komponente durch Auflösen des Nanopartikels in einem Lösungsmittel, bevorzugt Wasser, freigesetzt. In a preferred embodiment, the encapsulated, bio-functional component by dissolution of the nanoparticle in a solvent, preferably water released.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform besteht der Nanopartikel aus miteinander kovalent oder nicht-kovalent vernetzten biofunktionellen Komponenten. In a preferred embodiment, the nanoparticle consists of covalently or non-covalently cross-linked to one another biofunctional components.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform weisen die Nanopartikel an ihrer Oberfläche molekülspezifische Erkennungsstellen auf, an die in einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die biofunktionelle Komponente kovalent oder nicht-kovalent an Nanopartikel gebunden ist. In a preferred embodiment, the nanoparticles have on their surface molecule-specific recognition sites at which in a preferred embodiment of the present invention, the bio-functional component is covalently or non-covalently bound to the nanoparticles.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform weist die mindestens eine biofunktionelle Komponente mindestens eine funktionelle Gruppe auf, mit der die biofunktionelle Komponente mit den Nanopartikeln verbunden ist, insbesondere mit den molekülspezifischen Erkennungsstellen der Nanopartikel. In a preferred embodiment, the at least one bio-functional component at least one functional group with which the biofunctional component is connected with the nanoparticles, in particular with the molecule-specific recognition sites of the nanoparticles.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt die Bindung der biofunktionelle Komponente mit der mindestens einer funktionellen Gruppe an die molekülspezifischen Erkennungsstellen der Nanopartikel, an dem erste funktionelle Gruppen aufweisende molekülspezifische Erkennungsstellen der Nanopartikel mit die ersten funktionellen Gruppen bindenden, komplementären zweiten funktionellen Gruppen aufweisenden biofunktionellen Komponenten derart in Kontakt gebracht werden, dass kovalente und/oder nicht-kovalente Bindungen zwischen den funktionellen Gruppen der molekülspezifischen Erkennungsstellen und der biofunktionellen Komponenten erfolgen. In a preferred embodiment, the binding of the bio-functional component is made with the at least one functional group on the molecule-specific recognition sites of the nanoparticles, having at the first functional groups molecule-specific recognition sites of the nanoparticles with the first functional groups binding, complementary second functional group-containing bio-functional components in such a manner in contact be brought, that covalent and / or non-covalent bonds between the functional groups of the molecule-specific recognition sites and the biofunctional components take place.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform sind die ersten funktionellen Gruppen und die die ersten funktionellen Gruppen bindenden komplementären zweiten funktionellen Gruppen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Aktivester, Alkylketongruppe, Aldehydgruppe, Aminogruppe, Carboxygruppe, Epoxygruppe, Maleinimidogruppe, Hydazingruppe, Hydrazidgruppe, Thiolgruppe, Thioestergruppe, Oligohistidingruppe, Strep-Tag I, Strep-Tag II, Desthiobiotin, Biotin, Chitin, Chitinderivate, Chitinbindedomäne, Metallchelatkomplex, Streptavidin, Streptactin, Avidin und Neutravidin. In a preferred embodiment, the first functional groups and the first functional groups binding complementary second functional groups are selected from the group consisting of Aktivester, alkyl ketone group, aldehyde group, amino group, carboxy group, epoxy group, maleimido, Hydazingruppe, hydrazide group, thiol group, thioester group, oligohistidine group, Strep-tag I, Strep-tag II, desthiobiotin, biotin, chitin, chitin derivatives, Chitinbindedomäne, metal chelate complex, streptavidin, streptactin, avidin and neutravidin.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform wird eine biokompatible Struktur hergestellt, wobei die polymere Vernetzer-Komponente in einer Menge von 5 bis 80 Masse-%, insbesondere 5 bis 30 Masse-%, und die mindestens eine Photoinitiator-Komponente in einer Menge von 0,2 bis 4 Masse-%, vorzugsweise 0,5 bis 1 Masse-%, bevorzugt weniger als 0,5 Masse-% vorliegt. In a preferred embodiment, a biocompatible structure is prepared wherein the polymeric cross-linking component in an amount of 5 to 80 mass%, particularly 5 to 30% by mass, and at least one photoinitiator component in an amount of 0.2 to 4% by mass, preferably 0.5 to 1 mass%, preferably less than 0.5 mass% is present.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform weist das photovernetzbare Material zusätzlich mindestens eine kurzkettige Vernetzer-Komponente mit mindestens drei photovernetzbaren Gruppen auf, die aus der Gruppe ausgewählt sind bestehend aus Acrylat, Methacrylat, Acrylamid, Methacrylamid, Urethanacrylat, Urethanmethacrylat, Ureaacrylat und Ureamethacrylat. In a preferred embodiment, the crosslinkable material additionally at least one short chain cross-linking component having at least three cross-linkable groups, which are selected from the group consisting of acrylate, methacrylate, acrylamide, methacrylamide, urethane acrylate, urethane methacrylate, and Ureaacrylat Ureamethacrylat.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist die kurzkettige Vernetzer-Komponente aus der Gruppe ausgewählt bestehend aus kurzkettigen polyfunktionalen Alkoholen und kurzkettigen polyfunktionalen Aminen. In a preferred embodiment, the short chain cross-linking component is selected from the group consisting of short chain polyfunctional alcohols and short-chain polyfunctional amines.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist die kurzkettige Vernetzer-Komponente ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Trimethyl-olpropan, Pentaerythrit, Trimethylolpropanpropoxylat, Glycerolpropoxylat, Trimethylolpropan und Di(trimethylolpropan). In a preferred embodiment, the short chain cross-linking component is selected from the group consisting of trimethylolpropane, pentaerythritol, trimethylol propane propoxylate, glycerol propoxylate, trimethylolpropane, and di (trimethylolpropane).
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist die kurzkettige Vernetzer-Komponente mit mindestens drei photovernetzbaren Gruppen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Trimethylolpropan-triacrylat, Pentaerythrit-triacrylat, Trimethylolpropanpropoxylat-triacrylat, Glycerolpropoxylat-triacrylat, Trimethylolpropan-trimethacrylat, Di(trimethylolpropan)-tetraacrylat und Pentaerythrit-tetraacrylat. In a preferred embodiment, the short chain cross-linking component having at least three cross-linkable groups selected from the group consisting of trimethylolpropane triacrylate, pentaerythritol triacrylate, trimethylol propane propoxylate triacrylate, glycerol propoxylate triacrylate, trimethylolpropane trimethacrylate, di (trimethylolpropane) tetraacrylate and pentaerythritol tetraacrylate.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform weist das photovernetzbare Material zusätzlich mindestens eine niedrig-viskose Modifikatorkomponente mit einer photovernetzbaren Gruppe auf, die aus der Gruppe ausgewählt ist bestehend aus Acrylat, Methacrylat, Acrylamid, Methacrylamid, Urethanacrylat, Urethanmethacrylat, Ureaacrylat und Ureamethacrylat. In a preferred embodiment, the crosslinkable material in addition at least one low-viscous Modifikatorkomponente with a crosslinkable group which is selected from the group consisting of acrylate, methacrylate, acrylamide, methacrylamide, urethane acrylate, urethane methacrylate, and Ureaacrylat Ureamethacrylat.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist die niedrig-viskose Modifikatorkomponente Laurylacrylat und/oder Isobornylacrylat. In a preferred embodiment, the low-viscosity Modifikatorkomponente lauryl acrylate and / or isobornyl acrylate.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform weist das photovernetzbare Material zusätzlich mindestens eine Verdünner-Komponente auf. In a preferred embodiment, the crosslinkable material in addition to at least one thinner component. Die Verdünner-Komponente ist ein wässriges oder organisches Lösungsmittel, das bevorzugt einen hohen Dampfdruck besitzt. The diluent component is an aqueous or organic solvent, which preferably has a high vapor pressure. Der hohe Dampfdruck des wässrigen oder organischen Lösungsmittels dient zur teilweise oder kompletten, schnellen Verflüchtigung vor der Aushärtung des in Schritt b) photovernetzten Materials. The high vapor pressure of the aqueous or organic solvent is used for partial or complete, rapid volatilization prior to curing of the photo-crosslinked in step b) material.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Photoinitiator-Komponente aus der Gruppe ausgewählt bestehend aus alpha-Hydroxyketone, alpha-Morpholino-ketone, Phosphinoxide, Campherchinone, N,N,N',N'-substituierte Benzidine, dreifach arylsubstituierte Amine und Diynone. In a preferred embodiment, the photoinitiator component is selected from the group consisting of alpha-hydroxyketones, alpha-morpholino ketones, phosphine oxides, camphorquinones, N, N, N ', N'-substituted benzidines, trisubstituted aryl substituted amines and Diynone.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Photoinitiator-Komponente aus der Gruppe ausgewählt bestehend aus 1-Hydroxycyclohexylphenylketon, 4-(2-Hydroxyethoxy)phenyl-(2-hydroxy-2-propyl)keton, Phenyl-bis(2,4,6-trimethylbenzoyl)-phosphin-oxid, 2-Hydroxy-2-methyl-1-phenylpropan-1-on, 2-Methyl-1-[4-(methylthio)phenyl]-2-morpholinpropan-1-on, N 4 ,N 4' -bis(3-methoxy-phenyl)-N 4 ,N 4' -diphenyl-4,4'-diaminobiphenyl und 1,5-Diphenyl-1,4-diyn-3-on. In a preferred embodiment, the photoinitiator component is selected from the group consisting of 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone, 4- (2-hydroxyethoxy) phenyl- (2-hydroxy-2-propyl) ketone, phenyl-bis (2,4,6-trimethylbenzoyl ) phosphine-oxide, 2-hydroxy-2-methyl-1-phenylpropan-1-one, 2-methyl-1- [4- (methylthio) phenyl] -2-morpholinopropane-1-one, N 4, N 4 '-bis (3-methoxy-phenyl) -N 4, N 4' diphenyl-4,4'-diaminobiphenyl and 1,5-diphenyl-1,4-diyne-3-one.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform weisen die zur ortsselektiven Fixierung verwendeten photovernetzbaren Materialien mindestens eine Photoinitiator-Komponente auf, die aus der Gruppe ausgewählt sind bestehend aus 1-Hydroxycyclohexylphenylketon, 4-(2-Hydroxyethoxy)phenyl(2-hydroxy-2-propyl)keton und N 4 ,N 4' -bis(3-methoxyphenyl)-N 4 ,N 4' -diphenyl-4,4'-diaminobiphenyl. In a preferred embodiment, the crosslinkable materials used for site-selective fixation, at least a photoinitiator component, which are selected from the group consisting of 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone, 4- (2-hydroxyethoxy) phenyl (2-hydroxy-2-propyl) ketone and N 4, N 4 '-bis (3-methoxyphenyl) -N 4, N 4' diphenyl-4,4'-diaminobiphenyl.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform weist das photovernetzbare Material eine Photoinitiator-Komponente auf, die ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus 1-Hydroxy-Cyclohexylphenylketon, 4-(2-Hydroxyethoxy)phenyl-(2-hydroxy-2-propyl)keton, Phenylbis(2,4,6-trimethylbenzoyl)-phoshinoxid, 2-Methyl-1-[4-(methylthio)phenyl]-2-morpholinpropan-1-on, N 4 ,N 4' -bis(3-Methoxyphenyl)-N 4 ,N 4' -diphenyl-4,4'-diaminobiphenyl und 1,5-Diphenyl-1,4-diyn-3-on. In a preferred embodiment, the crosslinkable material, a photoinitiator component, which is selected from the group consisting of 1-hydroxy-cyclohexyl phenyl ketone, 4- (2-hydroxyethoxy) phenyl- (2-hydroxy-2-propyl) ketone, phenyl-bis ( 2,4,6-trimethylbenzoyl) -phoshinoxid, 2-methyl-1- [4- (methylthio) phenyl] -2-morpholinopropane-1-one, N 4, N 4 '-bis (3-methoxyphenyl) -N 4 , N 4 'diphenyl-4,4'-diaminobiphenyl and 1,5-diphenyl-1,4-diyne-3-one. Diese vorgenannten Photoinitiator-Komponenten sind besonders bevorzugt zur Herstellung einer biokompartiblen zwei- oder dreidimensionalen Struktur verwendbar. The aforementioned photoinitiator components are particularly preferred for the preparation of a two- or three-dimensional structure biokompartiblen usable.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform weist das photovernetzbare Material zusätzlich mindestens eine Stabilisator-Komponente auf, der aus der Gruppe ausgewählt ist bestehend aus Hydrochinone und Monomethyletherhydrochinone, vorzugsweise in einer Menge von weniger als 500 ppm, bevorzugt weniger als 200 ppm, bevorzugt weniger als 100 ppm (bezogen auf die Stoffmenge der in dem photovernetzbaren Material vorhandenen Komponenten). In a preferred embodiment, in addition, the photo-crosslinkable material comprises at least one stabilizer component, which is selected from the group consisting of hydroquinones and Monomethyletherhydrochinone, preferably in an amount of less than 500 ppm, preferably less than 200 ppm, preferably less than 100 ppm ( based on the molar amount of present in the photocrosslinkable material components). Die Beimengung einer Stabilisator-Komponente verhindert bevorzugt spontane oder thermisch unkontrollierte Polymerisationen des photovernetzbaren Materials. The addition of a stabilizer component preferably prevents spontaneous or thermally uncontrolled polymerizations of the photocrosslinkable material.
  • In einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist das photovernetzbare Material mindestens eine polymere Vernetzer-Komponente mit mindestens zwei photovernetzbaren Gruppen, eine kurzkettige Vernetzer-Komponente mit mindestens drei photovernetzbaren Gruppen, eine niedrig-viskose Modifikatorkomponente mit einer photovernetzbaren Gruppe, mindestens eine Photoinitiatorkomponente, eine Komponente zur Biofunktionalisierung und ein wässriges oder organisches Lösungsmittel auf. In a particularly preferred embodiment, the crosslinkable material comprises at least one polymeric cross-linking component having at least two photocrosslinkable groups, a short chain cross-linking component having at least three cross-linkable groups, a low-viscosity Modifikatorkomponente having a photocrosslinkable group, at least one photoinitiator component, a component for Biofunctionalization and an aqueous or organic solvent.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform enthält das photovernetzbare Material zusätzlich eine Absorberkomponente, welche, insbesondere für SL-Verfahren, die Strukturauflösung in Strahlrichtung der elektromagnetischen Strahlung erhöht. In a preferred embodiment, the photocurable material further comprises an absorber component, which increases in particular for SL method, the pattern resolution in the beam direction of the electromagnetic radiation.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform, hier als erste Verfahrensfolge bezeichnet, erfolgt in Schritt a) das Aufbringen des mindestens einen photovernetzbaren Materials auf der Arbeitsebene ortsselektiv und das in Schritt b) durchgeführte Fixieren des mindestens einen in Schritt a) photovernetzbaren Materials durch elektromagnetische Strahlung flächig. In a preferred embodiment, herein referred to as the first processing sequence, the application of the at least one photo cross-linkable material in step a) on the working plane location-selective and carried out in step b) fixing the at least one photocrosslinkable in step a) the material by electromagnetic radiation area.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform, hier als zweite Verfahrensfolge bezeichnet, erfolgt in Schritt a) das Aufbringen des mindestens einen photovernetzbaren Materials auf der Arbeitsebene flächig und das in Schritt b) durchgeführte Fixieren des mindestens einen in Schritt a) aufgebrachten photovernetzbaren Materials durch elektromagnetische Strahlung ortsselektiv. In a preferred embodiment, referred to herein as a second process sequence, the application of the at least one photo cross-linkable material in step a) on the working plane area and the process performed in step b) fixing the at least one applied in step a) photo-crosslinkable material by electromagnetic radiation site-selectively.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform, hier als dritte Verfahrensfolge bezeichnet, erfolgt in Schritt a) das Aufbringen des mindestens einen photovernetzbaren Materials auf der Arbeitsebene flächig und das in Schritt b) durchgeführte Fixieren des mindestens einen in Schritt a) aufgebrachten photovernetzbaren Materials durch elektromagnetische Strahlung flächig. In a further preferred embodiment, referred to herein as a third process sequence, applying the at least one photo cross-linkable material in step a) on the working plane area and the process performed in step b) fixing the at least one applied in step a) photo-crosslinkable material by electromagnetic radiation surface ,
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform, hier als vierte Verfahrensfolge bezeichnet, erfolgt in Schritt a) das Aufbringen des mindestens einen photovernetzbaren Materials auf der Arbeitsebene ortsselektiv und das in Schritt b) durchgeführte Fixieren des mindestens einen in Schritt a) aufgebrachten photovernetzbaren Materials durch elektromagnetische Strahlung ortsselektiv. In a further preferred embodiment, referred to herein as fourth process sequence, applying the at least one photo cross-linkable material in step a) on the working plane location-selective and carried out in step b) fixing the at least one applied in step a) photo-crosslinkable material by electromagnetic radiation of a location-selective ,
  • In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Verfahrensfolge der Schritte a) und b) mindestens zweimal, vorzugsweise mindestens 500 mal, vorzugsweise mindestens 1000 mal, vorzugsweise 2- bis 600 mal, insbesondere 400- bis 600 mal, bevorzugt 500 mal durchgeführt. In a preferred embodiment the process sequence of the steps a) and b) is at least twice, preferably at least 500 times, preferably at least 1000 times, preferably 2 to 600 times, particularly 400 to 600 times, preferably 500 times performed.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Verfahren so durchgeführt, dass eine, zwei, drei oder alle vier der vorgenannten Verfahrensfolgen allein oder in Kombination miteinander durchgeführt werden, wobei jede einzelne der unterschiedlichen Verfahrensfolgen ein-, mehrmals oder vielmals durchgeführt werden. In a preferred embodiment, the method is carried out so that one, two, three or all four of the above methods sequences are carried out alone or in combination, with each of the different process sequences mono-, be carried out several times or many times. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann auch vorgesehen sein, dass zumindest zwei der vorgenannten Verfahrensfolgen ausgewählt aus der Gruppe der ersten, zweiten, dritten und vierten Verfahrensfolge miteinander kombiniert durchgeführt werden, wobei jede einzelne der unterschiedlichen Verfahrensfolgen ein-, mehrmals oder vielmals durchgeführt werden kann. In a further preferred embodiment may also be provided that at least two of the aforementioned methods sequences are carried out combined with each other selected from the group of the first, second, third and fourth process cycle, each individual one of the different process sequences mono-, can be carried out several times or many times.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform wird in einer ersten Verfahrensfolge in Schritt a) ortsselektiv wenigstens ein erstes photovernetzbares Material auf der Arbeitsebene aufgebracht und in einem Schritt b) dieses flächig durch elektromagnetische Strahlung fixiert, insbesondere zur Herstellung einer Zentimeter oder Millimeter großen, also makroskopischen Struktur, und anschließend in einer zweiten Verfahrensfolge in einem Schritt a) flächig wenigstens ein zweites photovernetzbares Material auf der Arbeitsebene aufgebracht und in einem Schritt b) dieses ortsselektiv durch elektromagnetischen Strahlung fixiert, insbesondere zur Herstellung einer mikro- oder submikrometergroßen Unterstruktur. In a preferred embodiment, site-selectively applied to at least a first photocrosslinkable material on the working plane and fixed in a step b) of this surface by electromagnetic radiation, in particular for the preparation of a centimeter or millimeter, so the macroscopic structure in a first process sequence in step a), and then applied evenly in a second process sequence in step a) at least one second photocrosslinkable material on the working plane and spatially selectively fixed in a step b) of this by means of electromagnetic radiation, in particular for producing a micro- or submicron substructure.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform wird die erste Verfahrensfolge der Schritte a) und b) mindestens zweimal, vorzugsweise mindestens 500 mal, vorzugsweise mindestens 1000 mal, vorzugsweise 2 bis 600 mal, insbesondere 400 bis 600 mal, insbesondere 500 mal und die zweite Verfahrensfolge der Schritte a) und b) zusätzlich mindestens 2 mal, vorzugsweise mindestens 500 mal, vorzugsweise mindestens 1000 mal, vorzugsweise 2 bis 600 mal, insbesondere 400 bis 600 mal, insbesondere 500 mal durchgeführt. In a preferred embodiment, the first process cycle of steps a) and b) is at least twice, preferably at least 500 times, preferably at least 1000 times, preferably 2 to 600 times, particularly 400 to 600 times, preferably 500 times and the second process cycle of steps a ) and b), at least 2 times, preferably at least 500 times, preferably at least 1000 times, preferably 2 to 600 times, particularly 400 to 600 times, in particular from 500 times.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform wird die erste Verfahrensfolge der Schritte a) und b) jeweils abwechselnd mit der zweiten Verfahrensfolge der Schritte a) und b) durchgeführt. In a preferred embodiment, the first process cycle of steps a) and b) is carried out alternately with the second process sequence of the steps a) and b).
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass in den vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen, im Rahmen derer eine erste und eine zweite Verfahrensfolge miteinander kombiniert durchgeführt werden, zusätzlich zumindest eine dritte und/oder zumindest eine vierte Verfahrensfolge durchgeführt wird. In a further preferred embodiment that, in addition at least a third and / or at least a fourth process sequence is performed in the above-described preferred embodiments, which are carried out a first and a second process sequence combined with each other in the frame can be provided.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass innerhalb einer Verfahrensfolge, insbesondere innerhalb des Verfahrensschritts a) zwei oder mehr unterschiedliche photovernetzbare Materialien, insbesondere ortsselektiv, aufgebracht und anschließend in Schritt b) fixiert werden. In a further preferred embodiment it is provided that within a process cycle, in particular, within the method step a) two or more different photo-crosslinkable materials, in particular site-selectively applied, and are then fixed in step b). In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird in einer ersten Verfahrensfolge der Schritte a) und b) ein photovernetzbares Material eingesetzt, das sich von einem in einer zweiten Verfahrensfolge der Schritte a) und b) eingesetzten photovernetzbaren Material unterscheidet, insbesondere hinsichtlich ihrer Photoempfindlichkeit. In a further preferred embodiment of the present invention, the steps a) and b) used is a photocurable material in a first process sequence, which is different from a used in a second process sequence of the steps a) and b) photocrosslinkable material, in particular with regard to their photosensitivity.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform werden in der Verfahrensfolge der Schritte a) und b) mindestens zwei verschiedene photovernetzbare Materialien mit unterschiedlichen Photoempfindlichkeiten eingesetzt. In a preferred embodiment in the process sequence of the steps a) and b) are at least two different crosslinkable materials having different photosensitivities.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform werden in der Verfahrensfolge der Schritte a) und b) mindestens ein photovernetzbares Material und mindestens ein nicht-photovernetzbares Stützmaterial eingesetzt. In a preferred embodiment in the process sequence of the steps a) and b) at least one photocrosslinkable material and at least one non-photocrosslinkable support material can be used. Das nicht-photovernetzbares Stützmaterial bildet eine Stützstruktur aus. The non-photocrosslinkable support material forms a support structure.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform werden in der ersten Verfahrensfolge der Schritte a) und b), insbesondere in Kombination mit der zweiten Verfahrensfolge der Schritte a) und b), mindestens zwei verschiedene photovernetzbare Materialien mit unterschiedlichen Photoempfindlichkeiten eingesetzt. In a preferred embodiment, in the first process sequence at least two different crosslinkable materials are the steps a) and b), in particular in combination with the second process sequence of the steps a) and b) having different photosensitivities.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform wird ein Substrat verwendet, auf dem die wenigstens eine Schicht, vorzugsweise eine Vielzahl von Schichten abgeschieden werden. In a preferred embodiment, a substrate is used on which at least one layer, preferably a plurality of layers are deposited. Als Substrat wird ein steifes oder flexibles Substrat verwendet, insbesondere kann das Substrat aus einem Kunststoffmaterial hergestellt sein. As the substrate, a rigid or flexible substrate is used, in particular, the substrate may be made of a plastic material. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform kann das Substrat eine Plastikfolie, Plastikfilm, Membran, Glas, Metall, Halbmetall, Vlies oder Papier sein, vorzugsweise aus biokompatiblem, insbesondere bioabbaubarem Material. In a particularly preferred embodiment, the substrate may be a plastic film, plastic film, membrane, glass, metal, semi-metal, non-woven or paper, preferably made of biocompatible, particularly biodegradable material.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Substrat im Anschluss an Schritt b), vorzugsweise nach Abschluss einer wiederholten Durchführung der Verfahrensfolgen a) und b), von der erhaltenen zwei- oder dreidimensionalen Struktur abgetrennt, insbesondere durch chemischen, physikalischen oder biologischen Abbau. In a preferred embodiment, the substrate subsequent to step b), preferably after the completion of a repeated implementation of the method effects a) and b), separated from the resulting two- or three-dimensional structure, in particular by chemical, physical or biological degradation.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform bleibt das Substrat im Anschluss an Schritt b), vorzugsweise nach Abschluss einer wiederholten Durchführung der Verfahrensfolgen a) und b), Teil der hergestellten Struktur und wird so zum integralen Bestandteil der zwei- oder dreidimensionalen Struktur. In a preferred embodiment, the substrate subsequent to step b) is, preferably after a repeated implementation of the method effects a) and b), part of the structure produced, and thus becomes an integral part of two- or three-dimensional structure.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Biokompatibilität durch spezielle Waschprotokolle bereitgestellt. In a preferred embodiment, the biocompatibility is provided by special washing protocols.
  • Insbesondere wird mit polaren und/oder unpolaren organischen Lösungsmitteln und wässrigen Pufferlösungen gewaschen. Specifically, washed with polar and / or non-polar organic solvents and aqueous buffer solutions. Insbesondere wird fünf Tage lang täglich mit je 3 mL 70%igem Ethanol (bezogen auf eine Materialoberfläche von 7 cm 2 ) gewaschen. In particular, daily for five days with 3 mL 70% ethanol (relative to a material surface area of 7 cm 2) is washed. Insbesondere wird das photovernetzte Material während dieses Waschvorgangs bei Raumtemperatur auf einem Schüttler inkubiert. In particular, the photo-crosslinked material is incubated on a shaker during this washing process at room temperature. Nach dem Waschvorgang mit Ethanol wird insbesondere zwei Tage lang im Vakuum getrocknet. After the washing procedure with ethanol, is dried in particular for two days in a vacuum. Nach dem Trocknen wird insbesondere dreimal mit einem PBS-Puffer (PBS = Phosphat buffered saline) gewaschen. After drying, particularly, three times with a PBS buffer (PBS = Phosphate buffered saline) is washed.
  • Das erfindungsgemäße Problem wird des Weiteren durch eine dreidimensionale Struktur herstellbar gemäß einem der erfindungsgemäßen Verfahren gelöst. The problem of the invention is further achieved by a three-dimensional structure obtainable according to any one of the methods of the invention.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform weist die zwei- oder dreidimensionale Struktur ein E-Modul (Elastizitäts-Modul) von 0,1 bis 100 MPa, bevorzugt 1 bis 40 MPa, bevorzugt 1 bis 20 MPa, bevorzugt 0,5 bis 10 MPa auf. In a preferred embodiment, the two- or three-dimensional structure of an E-modulus (modulus of elasticity) of 0.1 to 100 MPa, preferably 1 to 40 MPa, preferably 1 to 20 MPa, preferably 0.5 to 10 MPa.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform weist die zwei- oder dreidimensionale Struktur eine Quellbarkeit in Wasser von 1 bis 700%, bevorzugt 300 bis 700%, bevorzugt 1 bis 500%, bevorzugt 1 bis 100%, bevorzugt 1 bis 10%, insbesondere 0,5 bis 5% auf. In a preferred embodiment, the two- or three-dimensional structure a swellability in water of 1 to 700%, preferably 300 to 700%, preferably 1 to 500%, preferably 1 to 100%, preferably 1 to 10%, in particular 0.5 to 5%.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform weist die zwei- oder dreidimensionale Struktur eine Zugfestigkeit (Sigma) von 0,01 bis 10 MPa, bevorzugt 0,1 bis 1 MPa auf. In a preferred embodiment, the two- or three-dimensional structure has a tensile strength (sigma) of 0.01 to 10 MPa, preferably 0.1 to 1 MPa.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform weisen die auf der nicht biofunktionalisierten zwei- oder dreidimensionalen Struktur kultivierte Zellen (je nach Anwendung verschiedener Zelltypen) nach 48 Stunden eine Konfluenz von mindestens 10%, bevorzugt mindestens 50%, bevorzugt mindestens 80% auf. In a preferred embodiment (according to the application of various types of cells) after 48 hours a confluency of at least 10%, preferably at least 50%, preferably at least 80% to have the cultured on the non biofunctionalized two- or three-dimensional structure of cells.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform weisen die auf der biofunktionalisierten zwei- oder dreidimensionalen Struktur kultivierten Zellen (je nach Anwendung verschiedener Zelltypen) nach 48 Stunden eine Konfluenz von mindestens 50%, bevorzugt mindestens 60%, bevorzugt mindestens 80%, bevorzugt mindestens 90% auf. In a preferred embodiment (according to the application of various types of cells) after 48 hours a confluency of at least 50%, preferably at least 60%, preferably at least 80%, preferably at least 90% to have the cultured on the biofunctionalized two or three dimensional structural cells.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist die zwei- oder dreidimensionale Struktur eine Matrix für die Besiedelung mit Zellen zur Herstellung eines in vitro oder in vivo Gewebes, eines Organteils oder Organteil-Äquivalents, eines Organs oder Organ-Äquivalents, eines Transplantats, eines Implantats, eines Gefäßes, eines Gefäßsystems, eines Hohlorgans oder eines Teils eines Hohlorgans, eines Zellkultursubstrats, porösen oder nicht-porösen Transportsystemen, porösen oder nicht-porösen Röhrensystemen, porösen oder nicht-porösen Schläuchen, einer Membran, eines diagnostisches Systems oder eines chirurgischen Gerätes, insbesondere eines Endoskops, oder Teiles davon. In a preferred embodiment, the two- or three-dimensional structure is a matrix for seeding with cells for the preparation of an in vitro or in vivo tissue, organ part or organ part equivalent, an organ or equivalent, a graft, a graft, a vessel , a vascular system, of a hollow organ or a part of a hollow organ, a cell culture substrate, porous or non-porous transport systems, porous or non-porous tube systems, porous or non-porous tubing, a membrane, a diagnostic system, or a surgical device, in particular an endoscope or part thereof.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist die zwei- oder dreidimensionale Struktur ein in vitro oder in vivo Gewebe, ein Organteil oder Organteil-Äquivalent, ein Organ oder Organ-Äquivalent, ein Transplantat, ein Implantat, ein Gefäß, ein Gefäßsystem, ein Hohlorgan oder ein Teil eines Hohlorgans, ein Zellkultursubstrat, poröse oder nicht-poröse Transportsysteme, poröse oder nicht-poröse Röhrensysteme, poröse oder nicht-poröse Schläuche, eine Membran, ein diagnostisches System oder ein chirurgisches Gerät, insbesondere ein Endoskop, oder Teil davon. In a preferred embodiment, the two- or three-dimensional structure of an in vitro or in vivo tissue, organ part or organ part equivalent, an organ or organ equivalent, a graft, an implant, a vessel, a vascular system, a hollow organ or a part of a hollow organ, a cell culture substrate, porous or non-porous transport systems, porous or non-porous tube systems, porous or non-porous tubing, a membrane, a diagnostic system, or a surgical device, in particular an endoscope or part of it.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Gefäß oder das Gefäßsystem ein Blutgefäß wie eine Arterie, Vene oder Kapillare, ein Lymphgefäß wie Lymphkapillaren, Kollektoren, Lymphstämme, ein Speichel- oder Tränengang oder ein weiterer Gang für ein Drüsensekret wie Galle, Milch oder Sperma. In a preferred embodiment, the vessel or the vascular system is a blood vessel such as an artery, vein or capillary, a lymphatic vessel, such as lymph, panels, lymphatic trunks, a saliva or lacrimal duct or a further passage for a gland secretions such as bile, milk or semen.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Hohlorgan eine Speiseröhre, ein Magen-Darm-Trakt, eine Gallenblase, eine Luftröhre, ein Herz, ein Eileiter, ein Samenleiter, ein Harnleiter, eine Harnblase oder eine Harnröhre. In a preferred embodiment, the hollow organ is a esophagus, a gastric tract, a gallbladder, a trachea, a heart, a fallopian tube, a vas deferens, a ureter, a urinary bladder or urethra.
  • Die erfindungsgemäße dreidimensionale Struktur eignet sich bevorzugt für die Verwendung als vaskuläres System. The three-dimensional structure of the invention is preferably suitable for use as a vascular system. Die dreidimensionale Struktur zeichnet sich daher bevorzugt durch ihre Biokompatibilität, ihre möglichst vollständige Aushärtung zur Vermeidung toxischer monomerer Bestandteile, die Anwesenheit möglichst geringer Photoinitiatormengen mit geringer oder völlig fehlender Toxizität, die Realisierung ausreichender elastischer Eigenschaften im ausgehärteten Material, eine ausreichende mechanische und biologische Langzeitstabilität und eine biofunktionale oder biofunktionalisierbare Oberfläche aus. therefore, the three-dimensional structure is characterized preferably by their biocompatibility, their most complete curing to avoid toxic monomeric components, the presence of the smallest possible photoinitiator quantities with little or complete lack of toxicity, which realization of sufficient elastic properties in the cured material, adequate mechanical and biological long-term stability and a biofunctional or biofunctionalizable surface.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen. Further advantageous embodiments result from the dependent claims.
  • Kurze Beschreibung der Erfindung Summary of the Invention
  • Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen exemplarisch beschrieben. The invention is described below, without limiting the general inventive idea with reference to embodiments with reference to the drawings. Es zeigen: Show it:
  • 1 1 schematisierte Darstellung der lösungsgemäßen Vorrichtung, schematic representation of the apparatus according to the solution,
  • 2 2 schematisierte Illustration eines Querschnittes durch eine schichtweise aufgebaute Struktur mit Makro- und Mikrostrukturbereichen, schematic illustration of a cross-section through, a layer built structure with macro- and micro-structural regions,
  • 3 3 eine schematisierte Darstellung einer Biofunktionalisierung mittels der Thiol-En-Michael-Addition und anschließender ionischen Anbindung von Wachstumsfaktoren und kovalenter Anbindung von Adhäsionsanker sowie a schematic representation of a Biofunctionalization means of the thiol-ene and subsequent Michael addition of ionic and covalent binding of growth factors and attachment of Adhäsionsanker
  • 4 4 eine Rasterelektronenmikroskop-Aufnahme eines mittels MPP hergestellten Kapillargefäßes gemäß Beispiel 3 a scanning electron micrograph of a capillary prepared by MPP according to Example 3
  • Wege zur Ausführung der Erfindung, gewerbliche Verwendbarkeit WAYS OF IMPLEMENTING THE INVENTION, INDUSTRIAL APPLICABILITY
  • 1 1 zeigt schematisiert eine Vorrichtung zur schichtweisen Herstellung einer 3D-Struktur mit einer Druckkopfanordnung schematically shows a device for layer-wise manufacturing of a 3D structure with a print head assembly 1 1 , die mit drei Reservoirbehältern , The three reservoir tanks 2 2 , . 3 3 , . 4 4 verbunden ist. connected is. Im Reservoirbehälter In the reservoir tank 2 2 ist ein Stützmaterial, im Reservoirbehälter is a support material in the reservoir tank 3 3 ein photovernetzbares Material, das gemeinsam mit dem Stützmaterial ortsselektiv mittels der Druckkopfanordnung a photocrosslinkable material which site-selectively together with the supporting material by means of the print head assembly 1 1 auf die Arbeitsebene E ausbringbar ist. can be discharged to the working plane E. Hierzu sieht die Druckkopfanordnung To this end sees the printhead assembly 1 1 wenigstens zwei Druckdüsen at least two pressure nozzles 5 5 , . 6 6 vor, durch die das Stützmaterial sowie das photovernetzbare Material ortsselektiv auf der Arbeitsebene E ausbringbar sind. before, through which the support material and the photocrosslinkable material are site-selectively be discharged at the working level E. Ferner ist die Druckkopfanordnung Furthermore, the print head assembly 1 1 mit einem weiteren Reservoirbehälter with a further reservoir tank 4 4 verbunden, in dem weiteres photovernetzbares Material bevorratet ist, dessen optisches Absorptionsvermögen sich von dem optischen Absorptionsvermögen des photovernetzbaren Materials innerhalb des Reservoirbehälters is connected, stored in the further photocrosslinkable material whose optical absorptivity from the optical absorbance of the photo-crosslinkable material within the reservoir tank 3 3 unterscheidet. different. Das aus dem Reservoirbehälter Dating back to the reservoir tank 4 4 stammende photovernetzbare Material dient zum Austrag aus einer längs einer Linearachse angeordneten Vielzahl von Druckdüsen derived photocrosslinkable material used for the discharge of a longitudinally arranged a linear axis plurality of print nozzles 7 7 , die im gezeigten Ausführungsbeispiel in y-Richtung über die Arbeitsebene E geführt werden. Which are guided in the embodiment shown in the y-direction over the working plane E. Das durch die Druckdüsen The through the print nozzles 7 7 ausgetragene photovernetzbare Material wird als homogene Materialschicht auf der Arbeitsebene E aufgetragen. discharged photocrosslinkable material is deposited as a homogeneous layer of material on the work plane E.
  • Ferner sieht die Vorrichtung in dem gezeigten Ausführungsbeispiel zwei Lichtquellen, nämlich eine Leuchtdiodenanordnung LED sowie eine Laserlichtquelle L vor. Further, the device provides two light sources, namely a LED light emitting diode array and a laser light source L in the shown embodiment. Beide Lichtquellen sind mit einer Regeleinheit R verbunden, die eine entsprechende Aktivierung der Lichtquellen LED, L vornimmt. Both light sources are connected to a control unit R, which performs a corresponding activation of the LED light sources, L. Der Laserstrahl des Lasers L wird über Ablenkspiegel SP sowie einer optischen Fokussiereinheit F ortsselektiv in eine auf der Arbeitsebene E aufgebrachte Materialschicht fokussiert. The laser beam of the laser L is focused on deflection mirror SP and an optical focussing F site-selectively into a coating applied to the working plane E material layer.
  • Desweiteren ist eine Messeinrichtung S vorgesehen, das mittels optischer Sensoren die Oberflächenbeschaffenheit die auf die Arbeitsebene A aufgetragene Materialschicht sowie deren Schichtdicke zu erfassen vermag. Furthermore, a measuring device S is provided which is able to detect the composition applied to the work plane A material layer and the layer thickness of the surface texture by means of optical sensors. Desweiteren ist eine Wärmeeinheit W vorgesehen, die zielgerichtet einen Wärmeeintrag auf die Arbeitsebene E und die darauf aufgebrachten Materialdepositionen vornehmen kann. Furthermore, a heating unit W is provided, which targeted a heat input to the work plane E and can make the material applied thereon depositions. Sowohl die Wärmequelle W als auch die Messeinrichtung S sind mit der Regeleinheit R verbunden. Both the heat source W and the measuring device S are connected to the control unit R. Die Regeleinheit R, die zudem auch eine Steuerfunktion besitzt, steuert bzw. koordiniert sämtliche Komponenten der Vorrichtung, dh die Druckkopfanordnung The control unit R, which additionally also has a control function controls, and coordinates all components of the device, ie, the print head assembly 1 1 mit den damit verbundenen Reservoirbehältern with the associated reservoir tanks 2 2 , . 3 3 , . 4 4 sowie auch die Strahlenquellenanordnung LED, L mit den damit verbundenen Funktionseinheiten Sp, F. as well as the radiation source assembly LED, L with the associated functional units Sp, F.
  • Zu iterativ schichtweisen Abscheidung entsprechend photovernetzbarer Materialien innerhalb der Arbeitsebene E gilt es einen entsprechenden Arbeitstisch A vorzusehen, der relativ zur Arbeitsebene E vertikal längs zur z-Richtung absenkbar ist. To iteratively layerwise deposition according photocrosslinkable materials within the work plane E it is necessary to provide a corresponding working table A, which is vertically lowered relative to the work along plane E to the z-direction.
  • In In 2 2 ist stark schematisiert eine schichtweise aufgebaute Struktur B dargestellt, die sowohl über Makrostrukturbereiche M sowie auch Mikrostrukturbereiche μ aufweist. is highly schematically, a layer built structure B shown having both macrostructure M areas as well as microstructure areas μ. Die makroskopischen Strukturbereiche M werden mit der 3D Drucktechnik realisiert, bei der ein ortsselektiver Materialauftrag auf der Arbeitsebene mit nachfolgender vollflächiger Ausleuchtung und damit verbundener vollständiger Verfestigung des ortsselektiv ausgebrachten photovernetzbaren Materials erfolgt. The macroscopic structure portions M can be realized with the 3D printing technique in which takes place a spatially selective material deposition at the working level, followed by full-surface illumination and related complete solidification of the site-selectively discharged photocrosslinkable material. Es sei vorausgesetzt, dass das ortsselektiv ausgebrachte photovernetzbare Material einen Photoinitiator einer ersten Art vorsieht. It is assumed that the location-selective ausgebrachte photocrosslinkable material provides a photoinitiator of a first type. Demgegenüber wird zur Herstellung der Mikro- bzw. Submikrometerstrukturen im Bereich μ das photovernetzbare Material mit einem Photoinitiator einer zweiten Art vollflächig auf der Arbeitsebene ausgebracht und nachfolgend ortsselektiv mit Hilfe eines fokussierten Laserstrahls belichtet. In contrast, μ the photocurable material applied with a photoinitiator of a second type over the entire surface at the working level and location subsequently selectively exposed by means of a focused laser beam for the production of micro- or submicron structures in the area.
  • Die Abfolge bzw. der Übergang von Makrostrukturen M zu Mikrostrukturen μ erfolgt nahtlos und somit einstückig, zumal die Vorrichtung eine sofortige Umschaltung zwischen den zwei beschriebenen Verfahrensvarianten von einer Prozessschicht zur nächsten ermöglicht. The sequence or the transition from macrostructures M to microstructures μ is seamless, and thus in one piece, especially since the device allows for an immediate switching between the two process variants described of a process layer to the next.
  • 3 3 zeigt beispielhaft eine nachträgliche Biofunktionalisierung des fotovernetzten Materials indem in einem ersten Schritt eine Umsetzung der in dem Schritt b), dh Bestrahlungsschritt zur Fixierung, nicht umgesetzten Acrylatgruppen eines photovernetzten Materials mit Thiol modifiziertem Heparinsulfat über die Thiol-En-Michael-Addition, wobei ein Teil der Thiolgruppen des modifizierten Heparinsulfats nicht umgesetzt wird. exemplary showing a subsequent Biofunctionalization of photo cross-linked material that in a first step, a reaction in said step b), ie irradiation step for fixing unreacted acrylate groups of a photo-crosslinked material with thiol modified heparin sulfate on the thiol-Michael addition, wherein a portion of the thiol groups of the modified heparin sulphate is not converted. In einem weiteren Schritt werden diese nicht umgesetzten Thiolgruppen teilweise mit einem Acrylat-modifizierten Biopolymer wie Heparin über die Thiol-En-Michael-Addition kovalent gebunden. In a further step these unreacted thiol groups are partially bonded with an acrylate-modified biopolymer such as heparin on the thiol-ene Michael addition covalently. Die Schritte 1 und 2 werden so oft wiederholt (ist nicht in dieser Figur gezeigt), bis die Oberfläche der zwei- oder dreidimensionalen photovernetzten Struktur das modifizierte Biopolymer im gewünschten Anteil beziehungsweise Bedeckungsgrad enthält. Steps 1 and 2 are repeated (not shown in this figure) to the surface of the two or three dimensional photo cross-linked structure containing the modified biopolymer in the desired proportion, or degree of coverage. Anschließend wird in einem Schritt Subsequently, in a step 3 3 an die durch die Sulfat-Gruppen eingeführten negativen Ladungen ionisch VEGF, ein Wachstumsfaktor, und an die freien Acrylat-Gruppen oder Thiolgruppen über eine Thiol-En-Michael-Addition oder Disulfidbildung RGD-SH, ein Adhäsionsanker, gebunden. Bound to the changes introduced by the sulfate groups ionically negative charges VEGF, a growth factor, and to the free acrylate groups or thiol groups via a thiol-disulfide Michael addition or RGD-SH, a Adhäsionsanker.
  • 4 4 zeigt eine Rasterelektronenmikroskop-Aufnahme eines mittels MPP erzeugten Kapillargefäßes gemäß dem nachstehend erläuterten Beispiel 3. shows a scanning electron micrograph of a capillary generated by MPP in accordance with the described below Example 3. Fig.
  • Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS
  • 1 1
    Druckkopfanordnung Printhead assembly
    2, 3, 4 2, 3, 4
    Reservoirbehälter reservoir tank
    5, 6 5, 6
    Druckdüsen pressure nozzles
    7 7
    Linear angeordnete Druckdüsen Linearly arranged printing nozzles
    LED LED
    Lichtemittierende Dioden Light-emitting diodes
    L L
    Laserlichtquelle Laser light source
    R R
    Regeleinheit control unit
    W W
    Wärmeeinheit thermal unit
    S S
    Messeinrichtung measuring device
    E e
    Arbeitsebene working level
    A A
    Arbeitstisch worktable
    M M
    Makrostrukturbereich Macrostructure area
    μ μ
    Mikrostrukturbereich Microstructure area
    B B
    Struktur structure
  • Beispiel 1: Synthese von polymeren Vernetzer-Komponenten mit mindestens zwei photovernetzbaren Gruppen Example 1: synthesis of polymeric cross-linker components having at least two photocrosslinkable groups,
  • Die Veresterungen von alpha-Omega-Dihydroxypolyethern wurden nach den Vorschriften der Druckschrift Toy PH and Janda KD, New supports for solid-phase organic synthesis: development of polystyrene resins containing tetrahydrofuran derived cross-linkers. The esterification of alpha-omega-dihydroxypolyethers were prepared in accordance with publication Toy PH and KD Janda, New supports for solid-phase organic synthesis: development of polystyrene resins Containing tetrahydrofuran derived cross-linkers. Tetrahedron Letters. Tetrahedron Letters. 1999, 40(35), 6329–6332, zu alpha,omega-Dihydroxy-(polyether)-diacrylaten durchgeführt. 1999, 40 (35), 6329-6332, to alpha, omega-dihydroxy performed (polyether) -diacrylaten. Die Vorschriften wurden auf die jeweilig eingesetzten Polyether angepasst. The rules have been adapted to the respective employed polyether. Zudem wurden die Vorschriften um einen zusätzlichen Aufreinigungsschritt erweitert, um toxische Katalysatoren und Stabilisatoren aus den Materialien vollständig zu entfernen. In addition, the regulations to include an additional purification step were enhanced to remove toxic catalysts and stabilizers from the materials completely. Die geklammerte Zahl in den Produktbezeichnungen wie bei „PTHF(1400)-Diacrylat” bezieht sich auf das durchschnittliche Molekulargewicht des eingesetzten Edukts. The parenthesized number in the product designations as "PTHF (1400) diacrylate" refers to the average molecular weight of the starting material used. Die folgende Vorschrift ist als Standardmethode anzusehen. The following rule is to be regarded as the standard method. Die Strukturbestimmung der Produkte wurde mit 1 H-NMR durchgeführt. The structural determination of the products was carried out by 1 H-NMR. Weiterhin wurden die Produkte mittels GPC, FTIR und gegebenenfalls mit Angabe des R f charakterisiert. Furthermore, the products by means of GPC, FTIR, and optionally characterized with an indication of R f were.
  • 1.1 PTHF(1400)-Diacrylat: 1.1 PTHF (1400) diacrylate:
  • 40 g pTHF (Poly(tetrahydrofuran) – durchschnittliche M n ~ 1.400, Aldrich, 28,57 mmol), 5,08 g (4,8 ml, 69,3 mmol) Acrylsäure, 0,49 g (2.5 mmol) p-Toluolsulfonsäure-monohydrat und 0,098 g (0,1 mmol) Hydrochinon wurden in 600 ml Dichlorbenzol gelöst und in einer Dean-Stark Apparatur 48 Stunden unter Rückfluss erhitzt, bis keine weitere Wasserabscheidung zu beobachten war. 40 g pTHF (poly (tetrahydrofuran) - average M n ~ 1,400, Aldrich, 28.57 mmol), 5.08 g (4.8 mL, 69.3 mmol) acrylic acid, 0.49 g (2.5 mmol) of p toluenesulfonic acid monohydrate and 0.098 g (0.1 mmol) of hydroquinone were dissolved in 600 ml dichlorobenzene and heated in a Dean-Stark apparatus for 48 hours under reflux until no more separation of water was observed. Das Reaktionsgemisch wurde anschließend mit 30 g K 2 CO 3 bei 40°C drei Stunden gerührt und danach filtriert. The reaction mixture was then stirred with 30 g of K 2 CO 3 at 40 ° C for three hours and then filtered. Das Filtrat wurde solange mit 10 mM wässriger NaOH-Lösung extrahiert, bis die Wasserphase farblos war. The filtrate was extracted with long as 10 mM NaOH aqueous solution until the water phase was colorless. Danach wurde bis zur pH-Neutralisierung mit destilliertem Wasser extrahiert. The mixture was then extracted until the pH neutralization with distilled water. Es wurde ein leicht gelblicher, viskoser Rückstand erhalten, der im Hochvakuum getrocknet wurde. a slightly yellowish, viscous residue was obtained which was dried under high vacuum.
    1 H-NMR(CDCl 3 ): δ (ppm) = 1,6 (CH 2 , 78H, brs); 1 H-NMR (CDCl3): δ (ppm) = 1.6 (CH 2, 78H, brs); 3,4 (-O-CH 2 , 78H, brs); 3.4 (-O-CH 2, 78H, brs); 4,2 (CH 2 -Ac, 4H, t); 4.2 (CH 2 Ac, 4H, t); 5,8 (=CH 2 , 2H, d); 5.8 (= CH 2, 2H, d); 6,18 (-CH, 2H, dd); 6.18 (CH, 2H, dd); 6,4 (=CH 2 , 2H, d) 6.4 (= CH 2, 2H, d)
    FTIR: 813, 1100, 1195, 1369, 1727, 2855, 2929; FTIR: 813, 1100, 1195, 1369, 1727, 2855, 2929;
    GPC (THF, Polystyrol (PS)-Standard): M n = 1867 g/mol; GPC (THF, polystyrene (PS) standards): M n = 1867 g / mol; P = 2,4; P = 2.4; R f (Ethylacetat) = 0,62. R f (ethyl acetate) = 0.62.
  • 1.2 PTHF(2000)-Diacrylat 1.2 PTHF (2000) diacrylate
  • PTHF(2000)-Diacrylat wurde hergestellt nach Methode gemäß 1.1. PTHF (2000) diacrylate was prepared by Method in accordance with 1.1.
    1 H-NMR(CDCl 3 ): δ (ppm) = 1,6 (CH 2 , 138H, brs); 1 H-NMR (CDCl3): δ (ppm) = 1.6 (CH 2, 138H, brs); 3,4(-O-CH 2 , 138H, brs); 3.4 (-O-CH 2, 138H, brs); 4,2(CH 2 -Ac, 4H, t); 4.2 (CH 2 Ac, 4H, t); 5,8 (=CH 2 , 2H, d); 5.8 (= CH 2, 2H, d); 6,18 (-CH, 4H, dd); 6.18 (CH, 4H, dd); 6,4 (=CH 2 , 2H, d) 6.4 (= CH 2, 2H, d)
    FTIR: 813, 1100, 1195, 1369, 1727, 2855, 2929; FTIR: 813, 1100, 1195, 1369, 1727, 2855, 2929;
    GPC (THF, PS-Standard): M n = 2959 g/mol; GPC (THF, PS-Standard): M n = 2959 g / mol; P = 2,48. P = 2.48.
  • 1.3 PTHF(2900)-Diacrylat 1.3 PTHF (2900) diacrylate
  • PTHF(2900)-Diacrylat wurde hergestellt nach Methode gemäß 1.1. PTHF (2900) diacrylate was prepared by Method in accordance with 1.1.
    1 H-NMR(CDCl 3 ): δ (ppm) = 1,6 (CH 2 , 166H, brs); 1 H-NMR (CDCl3): δ (ppm) = 1.6 (CH 2, 166H, brs); 3,4(-O-CH 2 , 162H, brs); 3.4 (-O-CH 2, 162H, brs); 4,2(CH 2 -Ac, 4H, t); 4.2 (CH 2 Ac, 4H, t); 5,8 (=CH 2 , 2H, d); 5.8 (= CH 2, 2H, d); 6,18 (-CH, 4H, dd); 6.18 (CH, 4H, dd); 6,4 (=CH 2 , 2H, d) 6.4 (= CH 2, 2H, d)
    FTIR: 813, 1100, 1195, 1369, 1727, 2855, 2929; FTIR: 813, 1100, 1195, 1369, 1727, 2855, 2929;
    GPC (THF, PS-Standard): M n = 5200 g/mol; GPC (THF, PS-Standard): M n = 5200 g / mol; P = 2.33. P = 2.33.
  • 1.4 PPG(2000)-Diacrylat: 1.4 PPG (2000) diacrylate:
  • PPG(2000)-Diacrylat wurde hergestellt nach Methode gemäß 1.1. PPG (2000) diacrylate was prepared by Method in accordance with 1.1. Lediglich Benzol wurde anstatt von Dichlorbenzol als Lösungsmittel verwendet. Benzene was only instead of dichlorobenzene as a solvent.
    1 H-NMR(CDCl 3 ): 1,08 (brs, QH 3 , 68.84H); 1 H-NMR (CDCl3): 1.08 (brs, QH 3, 68.84H); 3,4 (brs, CH, 22.18H); 3.4 (brs, CH, 22.18H); 3,6 (brs, CH 2 , 45.48) 5,1 (q, CH, 1H); 3.6 (brs, CH 2, 45.48) 5.1 (q, CH, 1H); 5,8 + 6,12 + 6,4(d,dd,d, 3·CH, 3·1H) 5.8 + 6.12 + 6.4 (d, dd, d, 3 · CH 3 · 1H)
    GPC (THF, PS-Standard): M n = 66345 g/mol; GPC (THF, PS-Standard): M n = 66345 g / mol; P = 1.15. P = 1.15.
  • 1.5 PPG(2300)-Diurethan(meth)acrylat: 1.5 PPG (2300) -Diurethan (meth) acrylate:
  • Toluol-2,4-diisocyanat terminierten Poly(propylenglycol) (Mn – 2,300 g/mol) wurde in HEMA (10-facher Überschuss bezogen auf die Moläquivalente) bei maximal 40°C gerührt, bis im IR die für Diisocyanat charakteristische Banden bei 2170 cm –1 nicht mehr sichtbar waren. Toluene-2,4-diisocyanate terminated poly (propylene glycol) (Mn - 2,300 g / mol) in HEMA (10-fold excess based on the molar equivalents) was stirred at 40 ° C until the IR characteristic of diisocyanate bands at 2170 cm -1 were no longer visible. Überschüssiges HEMA wurde im Vakuum bei 60°C destillativ entfernt. Excess HEMA was removed by distillation in vacuo at 60 ° C. Das HEMA kann auch nicht enffernt und zusammen mit PPG(2300)-Diurethan(meth)acrylat in einem erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzt werden. The HEMA can not enffernt and together with PPG (2300) -Diurethan (meth) acrylate be employed in a novel process.
    1 H-NMR(CDCl 3 ): 1,19 (s, CH 3 , 22.14); 1 H-NMR (CDCl3): 1.19 (s, CH 3, 22:14); 1,98 (s, CH 3 , 2.94); 1.98 (s, CH 3, 2.94); 2,2 (s, Ar-CH 3 , 1.27); 2.2 (s, Ar-CH 3, 1.27); 3,2-3,6 (brs, O-CH 2 , 23.36); 3.2-3.6 (br s, O-CH 2, 23:36); 4,35 + 4,42 (dd, CH 2 , HEMA); 4.35 + 4.42 (dd, CH2, HEMA); 5,05 (brs, NH, 0.46); 5.05 (brs, NH, 12:46); 5,60 (s, CH, 1,00); 5.60 (s, CH, 1.00); 6.18(s, CH, 1,00). 6.18 (s, CH, 1.00).
  • 1.6 PTHF(1600)-Diurethan(meth)acrylat: 1.6 PTHF (1600) -Diurethan (meth) acrylate:
  • PTHF(1600)-Diurethan(meth)acrylat wurde nach Methode gemäß 1.5 hergestellt. PTHF (1600) -Diurethan (meth) acrylate was prepared by Method according 1.5. Es wurde abweichend dazu Toluol-2,4-diisocyanat terminierten Poly(1,4-butanediol) (M n ~ 1.600 g/mol) als Ausgangsmaterial eingesetzt. It was used as a starting material in deviation to toluene-2,4-diisocyanate terminated poly (1,4-butanediol) (M n ~ 1600 g / mol).
    1 H-NMR(CDCl 3 ): 1,6 (s, CH 2 19.56); 1 H-NMR (CDCl3): 1.6 (s, CH 2 19.56); 1,98 (s, CH 3 , 2.95); 1.98 (s, CH 3, 2.95); 2,2 (s, Ar-CH 3 , 1.27); 2.2 (s, Ar-CH 3, 1.27); 3,42 (s, O-CH 2 , 19.49); 3.42 (s, O-CH 2, 19:49); 4,35 + 4,42(dd, CH 2 , HEMA); 4.35 + 4.42 (dd, CH2, HEMA); 5,60 (s, CH, 1.00); 5.60 (s, CH, 1.00); 6,18 (s, CH, 1.00). 6.18 (s, CH, 1.00).
    • 1.7 Alle weiteren in den Tabellen 1a bis 1c verwendeten und mit „*” gekennzeichneten Komponenten sind käuflich erworben worden. All other 1.7 been acquired and used in Tables 1a to 1c are components with "*" are commercially available.
  • Beispiel 2: Eigenschaften der erfindungsgemäß eingesetzten Materialen Example 2: Properties of the materials used in the invention
  • Die polymeren Vernetzer-Komponenten mit mindestens zwei photovernetzbaren Gruppen wurden bei 40°C mit 0,5% Irgacure 184 als Photoinitiator und gegebenenfalls mit Nebenkomponenten gemäß Tabellen 1a bis 1c gemischt und die Viskosität bestimmt. The polymeric crosslinking components having at least two photocrosslinkable groups were mixed at 40 ° C with 0.5% Irgacure 184 as a photoinitiator, and optionally with minor components shown in Tables 1a to 1c and the viscosity. Diese photovernetzbaren Materialien wurden mit UV-Licht flächig bestrahlt und fixiert. These photocrosslinkable materials were irradiated area with UV light and fixed. Nach einem Waschprotokoll wurden WST-Tests (Test zur Quantifizierung der Stoffwechselaktivität von Zellen) und Konfluenztests zur Überprüfung der Biokompatibilität der photovernetzten Materialien durchgeführt. After a washing protocol WST-tests were performed (test to quantify the metabolic activity of cells) and Konfluenztests to verify the biocompatibility of the photo-crosslinked materials. In Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung wird unter dem Begriff „flächig”, insbesondere einem flächigen Aufbringen eines photovernetzbaren Materials oder einem flächigen Fixieren eines aufgebrachten photovernetzbaren Materials verstanden, dass das Aufbringen des Materials oder die fixierende Strahlung gleichmäßig über die gesamte zu beschichtende oder fixierende Materialschicht erfolgt. In connection with the present invention, the term "surface", in particular an areal application of a photo-crosslinkable material or a sheet-like fixing an applied photocrosslinkable material understood that the application of the material or the fixing radiation is effected uniformly over the entire area to be coated or fixing material layer , Demgemäß kann ein flächiger Auftrag eines Materials oder ein flächiges Einwirken der Strahlung zur Ausbildung von dreidimensional ausgebildeten beziehungsweise fixierten Schichten führen. Accordingly, a surface application of a material or a sheet-like action of the radiation for the formation of three-dimensionally formed or pinned layers can result. Insbesondere aufgrund des flächigen Materialauftrags beziehungsweise flächigen Einwirkens der Strahlung wird das photovernetzbare Material gleichmäßig aufgebracht beziehungsweise fixiert. In particular, due to the sheet material or sheet-like contract Einwirkens of radiation, the photo-crosslinkable material is applied uniformly, or fixed.
  • In Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung wird unter dem Begriff „ortsselektiv”, insbesondere einem ortsselektiven Aufbringen eines photovernetzbaren Materials, oder einem ortsselektiven Fixieren eines aufgebrachten photovernetzbaren Materials verstanden, dass das Aufbringen des Material oder die fixierende Strahlung nicht gleichmäßig über die gesamte zu beschichtende oder fixierende Materialschicht erfolgt. In connection with the present invention, the term "site-selective", especially a spatially selective application of a photo-crosslinkable material or a stationary selectively fixing an applied photocrosslinkable material understood that the application of the material or the fixing radiation is not uniform over the entire area to be coated or fixing material layer.
  • Außerdem wurde der jeweilige E-Modul und die Reißfestigkeit bestimmt. In addition, the respective E-modulus and the tensile strength was determined.
  • Die Biokompatibilität wird bevorzugt durch geeignete Waschprotokolle der ausgehärteten Polymere erreicht. The biocompatibility is preferably achieved by suitable washing protocols of the cured polymers. Es wurden WST-1 Proliferations-Tests durchgeführt, die allen untersuchten Materialien der Anwendungsbeispiele aus den Tabellen 1a bis 1c die Biokompatibilität bescheinigen. There were conducted WST-1 proliferation tests that certify all materials tested application examples from Tables 1a to 1c biocompatibility. Weiterhin wurde die Interaktion primärer, humaner Endothelzellen – der Zelltyp der das Blutgefäßsystem in vivo auskleidet – mit den zwei- oder dreidimensionalen Strukturen, so wie die Zellmorphologie und Zellfunktionalität untersucht. the cell type which lines the vascular system in vivo - - Furthermore, the interaction of primary, human endothelial cells with the two- or three-dimensional structures, such as cell morphology and cell functionality examined. Zellkonfluenzen von mindestens 10% bescheinigen zelladhäsive Eigenschaften von nicht-biofunktionalisierten Polymeren. Zellkonfluenzen of at least 10% certify cell adhesive properties of non-biofunctionalized polymers. Die Zellfunktionalität vitaler Endothelzellen auf den Materialien wurde durch einen acLDL (acetyliertes Low Density Lipoprotein)-Aufnahme Test und über immunhistochemische Färbungen der spezifischen Marker CD31, vWF und VE-Cadherin belegt. The cell functionality of vital endothelial cells on the materials was determined by a acLDL (acetylated low density lipoprotein) uptake test and occupies about immunohistochemical staining of specific markers CD31, vWF, and VE-cadherin.
  • Beispiel 3 – Herstellen einer dreidimensionalen Struktur mittels MPP Example 3 - Manufacture of a three-dimensional structure by means of MPP
  • Das photovernetzbare Material gemäß Nummer 1 aus Tabelle 1a wurde bei Raumtemperatur mit 2% N 4 ,N4'-Bis(4-methoxyphenyl)-N4,N4'-diphenyl-4,4'-diaminobiphenyl gemischt und eine gesättigte Lösung hergestellt. The photo-crosslinkable material according to point 1 in Table 1a was added at room temperature with 2% N 4, N4'-Bis (4-methoxyphenyl) -N4, N4'-diphenyl-4,4'-diaminobiphenyl mixed and produced a saturated solution. 20 μl des photovernetzbaren Materials wurde als zweite Verfahrensfolge bezeichneten bevorzugten Ausführungsform flächig auf einen Glasobjektträger gegeben, sodass eine Schichtdicke von 170 μm entstand. 20 ul of the photocrosslinkable material was used as a second process sequence designated area placed on a glass slide preferred embodiment, so that a layer thickness of 170 microns was formed. Dieses photovernetzbare Material wurde mittels ortsselektiver Laserstrahlung mit einer Wellenlänge von 532 nm über Zweiphotonenprozesse ausgehärtet. This photocrosslinkable material was cured by means of site-selective laser radiation with a wavelength of 532 nm through two-photon processes. Zugrunde gelegt wurde dem Verfahren ein CAD Model der herzustellenden dreidimensionalen Struktur, das vertikal in 75 Ebenenschnitte unterteilt war. was used as a basis the method, a CAD model of the three-dimensional structure to be produced, which was divided vertically into 75 sections plane. Jeder dieser 75 Schnitte wurde dabei mit Bahnkurven gefüllt. Each of these 75 sections were filled with it orbits. Der Laserstrahl wurde entsprechend auf diesen vorgegebenen Bahnkurven geführt, so dass durch diese Fixierung die dreidimensionale Struktur, nämlich ein verzweigtes Kapillargefäss mit einem inneren Durchmesser von 20 μm und einer Höhe von 150 μm, erhalten wurde. The laser beam was performed according to that predetermined trajectories, so that this has been obtained by fixing the three-dimensional structure, namely a branched capillary having an inner diameter of 20 microns and a height of 150 microns.
  • Nach Beendigung des Aushärtungsprozesses wurde nicht vemrntztes Material durch Eintauchen in Ethanol über einen Zeitraum von 5 min entfernt. After completion of the curing process not vemrntztes material was removed by immersion in ethanol for a period of 5 min. Die so entstandene dreidimensionale Struktur wurde im Anschluss mit einer dünnen Goldschicht beschichtet, um mittels eines Rasterelektronenmikroskops ihre Beschaffenheit zu überprüfen (siehe The resulting three-dimensional structure was coated in connection with a thin gold layer, to check by means of a scanning electron microscope their texture (see 4 4 ). ).
  • Figure 00450001
  • Figure 00460001
  • Figure 00470001
  • Die Molmasse der unterschiedlichen PTHF-Diacrylate(DA) hat Einfluß auf den E-Modul, wodurch weiche bis sehr weiche Polymere entstehen (Beispiele 1 bis 4). The molecular weight of the PTHF different diacrylates (DA) has an influence on the modulus of elasticity, whereby soft to very soft polymers are formed (Examples 1 to 4).
  • Die Tabelle 1 listet die Eigenschaften der Kompositionen auf. Table 1 lists the properties of the compositions. Die ausgewählten Beispiele erfüllen alle die erfindungsgemäßen Eigenschaften. The examples selected to fulfill all the properties of the invention.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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  • Zitierte Patentliteratur Cited patent literature
    • DE 10024618 A1 [0003] DE 10024618 A1 [0003]
    • US 6658314 B1 [0006] US 6658314 B1 [0006]
    • DE 10152878 B4 [0008] DE 10152878 B4 [0008]

Claims (43)

  1. Vorrichtung zur schichtweisen Herstellung von 3D-Strukturen mit einer Druckkopfanordnung, die relativ zu einer Arbeitsebene kontrolliert positionierbar ist und mit wenigstens zwei Reservoirbehältern verbunden ist, in denen flüssig bis pastöses photovernetzbares Material mit jeweils unterschiedlichen Photoempfindlichkeiten bevorratet ist, das jeweils über die Druckkopfanordnung in den Bereich der Arbeitsebene ortsselektiv ausbringbar ist, sowie mit einer Strahlungsquellenanordnung, die elektromagnetische Strahlung in Abhängigkeit der Photoempfindlichkeit des ortsselektiv auf die Arbeitsebene ausgebrachten photovernetzbaren Materials flächig emittiert, dadurch gekennzeichnet , dass die Strahlungsquellenanordnung wenigstens eine Laserlichtquelle umfasst, deren Laserstrahl mithilfe optischer Strahlablenk- und Fokussiermittel in einen Bereich einer auf die Arbeitsebene mittels der Druckkopfanordnung flächig ausbringbaren photovernetzbaren Materialschicht fokussierbar ist und im Fokus A device for layer-wise manufacturing of 3D structures having a print head assembly which is relatively controlled to a working level can be positioned and is connected to at least two reservoir containers, in which liquid stored to pasty photocrosslinkable material having respective different photosensitivities, which in each case via the printhead assembly into the area the working plane is stationary selectively be discharged, and with a radiation source assembly, the surface emits electromagnetic radiation in dependence on the photosensitivity of the photo-crosslinkable material stationary selectively discharged onto the working plane, characterized in that the radiation source assembly comprises a laser light source at least, the laser beam using an optical beam deflection and focussing means in a region of a to the working plane by means of the print head assembly surface deployable photocrosslinkable material layer can be focused in focus and bereich innerhalb der photovernetzbaren Materialschicht Zweiphotonen- oder Mehrphotonenprozesse, die zur ortsselektiven Verfestigung des photovernetzbaren Materials führen, initiert. area within the photocrosslinkable material layer two-photon or multi-photon processes that result in the site-selective solidification of the photocrosslinkable material initiated.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlungsquellenanordnung eine die Arbeitsebene flächig bestrahlende erste Strahlungsquelle aufweist, die elektromagnetische Strahlung mit einer ersten Wellenlänge oder einem ersten Wellenlängenspektrum emittiert, und dass sich die erste Wellenlänge oder das erste Wellenlängenspektrum von der Wellenlänge des Laserstrahls unterscheidet. Device according to claim 1, characterized in that the radiation source assembly comprises a work plane surface irradiated first radiation source which emits electromagnetic radiation at a first wavelength or a first wavelength range, and that the first wavelength or the first wavelength range of the wavelength of the laser beam differs.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Strahlungsquelle eine Licht emittierende Diode (LED) oder Diodenanordnung oder andere Lichtquelle mit beschränktem Spektralbereich umfasst. Device according to claim 2, characterized in that the first radiation source is a light emitting diode (LED) or diode array or other light source with limited spectral range comprises.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlungsquellenanordnung die Laserlichtquelle als einzige Strahlungsquelle umfasst, dass den Laserstrahl aufweitende optische Mittel vorgesehen sind, durch die der Laserstrahlquerschnitt zur flächigen Beleuchtung des ortsselektiv auf der Arbeitsebene aufgebrachten photovernetzbaren Materials aufweitbar ist, und dass ein optisches Schaltelement vorgesehen ist, das den Laserstrahl entweder den Strahlablenk- und Fokussiermitteln oder dem den Laserstrahl aufweitenden Mittel zuführt. Device according to claim 1, characterized in that the radiation source assembly comprising the laser light source is the only radiation source, that the laser beam widening optical means are provided by which the laser beam cross-section for planar illumination of the site-selectively applied to the working plane photocrosslinkable material is expandable, and that an optical switching element is provided, which supplies the laser beam either the beam deflection and focussing the laser beam or the expanding agent.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein die Lichtintensität des aufgeweiteten Laserstrahls reduzierendes optisches Mittel im Strahlengang des Laserstrahls eingebracht ist. Device according to claim 4, characterized in that a light intensity of the expanded laser beam reducing optical means in the optical path of the laser beam is introduced.
  6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckkopfanordnung zum Ausbringen des photovernetzbaren Materials, das im Wege von Laserstrahl induzierten Zweiphotonen- oder Mehrphotonenprozessen ortsselektiv verfestigbar ist, derart ausgebildet ist, dass das photovernetzbare Material unter Ausbildung einer flächigen Schicht mit einer einheitlichen Schichtdicke und einer planen Schichtoberfläche auf die Arbeitsebene ausbringbar ist. Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the print head assembly for dispensing the photo-crosslinkable material that is site-selectively solidifiable by means of laser-induced two-photon or multiphoton processes, is formed such that the photo-crosslinkable material to form a flat layer having a uniform layer thickness and a planar layer surface can be discharged to the working plane.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckkopfanordnung eine Vielzahl längs einer Linie angeordnete Druckdüsen aufweist, durch die das photovernetzbare Material gleichmäßig ausbringbar ist. Device according to claim 6, characterized in that the print head assembly has a plurality along a line arranged pressure nozzle through which the photocrosslinkable material is uniformly be discharged.
  8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein berührungslos arbeitendes Messsystem vorgesehen ist, das die Schichtdicke und/oder die Schichtoberflächenbeschaffenheit der auf der Arbeitsebene abgeschiedenen photovernetzbaren Materialschicht erfasst, und dass eine Regeleinheit vorgesehen ist, die auf Grundlage eines Soll/Ist-Vergleiches die Druckkopfanordnung im Falle fehlerhafter Schichtdicken und/oder Schichtoberflächenbeschaffenheiten zu Nachkorrekturmaßnahmen ansteuert. Device according to one of claims 1 to 7, characterized in that a non-contact measuring system is provided, which detects the thickness and / or the layer surface finish of the deposited on the working plane photocrosslinkable material layer, and that a control unit is provided, which on the basis of a setpoint / actual comparison, the printhead assembly in the event of faulty layer thicknesses and / or layer surface textures controls to Nachkorrekturmaßnahmen.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine auf die auf der Arbeitsebene abgeschiedene photovernetzbare Materialschicht thermisch einwirkende, von der Regeleinheit ansteuerbare Wärmequelle vorgesehen ist. Device according to claim 8, characterized in that the deposited on the working plane photocrosslinkable material layer thermally applied, controllable by the control unit heat source is provided.
  10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Reservoireinheit Stützmaterial, in wenigstens einer anderen photovernetzbares Strukturmaterial und in wenigstens einer weiteren Reservoireinheit photovernetzbares Material, das im Wege von Laserstrahl induzierten Zweiphotonen- oder Mehrphotonenprozessen ortsselektiv verfestigbar ist, bevorratet sind, und dass das Stütz- und das photovernetzbare Strukturmaterial über wenigstens zwei unterschiedliche Druckdüsen der Druckkopfanordnung ortsselektiv auf jeweils eine gemeinsame Arbeitsebene ausbringbar sind, und dass das in der wenigstens einen weiteren Reservoireinheit bevorratete photovernetzbare Material, das im Wege von Laserstrahl induzierten Zweiphotonen- oder Mehrphotonenprozessen ortsselektiv verfestigbar ist, mittels der Druckkopfanordnung in wenigstens einer anderen Arbeitebene flächig ausbringbar ist. Device according to one of claims 1 to 9, characterized in that are stored in a reservoir unit support material, in at least one other photocrosslinkable structural material and in at least one further reservoir unit photocrosslinkable material which is site-selectively solidifiable by means of laser-induced two-photon or multiphoton processes and that the support and the photo-crosslinkable structure material over at least two different print nozzles of the printhead assembly be discharged site-selectively to each have a common working plane, and that in the at least one further reservoir unit reservoired photocrosslinkable material which site-selectively solidifiable by means of laser-induced two-photon or multiphoton processes is, by means of the print head assembly is surface be discharged in at least one other working plane.
  11. Verwendung der Vorrichtung nach Anspruch 10 zur Herstellung makroskopischer Strukturen, die zumindest bereichsweise mikro- oder submikrometer große Unterstrukturen enthalten, dadurch gekennzeichnet, dass die Herstellung der makroskopischen Strukturen durch ortsselektiven Stütz- und Strukturmaterialaustrag auf die Arbeitebene unter Ausbildung lokaler Makrostrukturen erfolgt und die Strahlungsquellenanordnung die Makrostrukturen flächig beleuchtet, und dass die Herstellung der mikro- oder submikrometer großen Unterstrukturen durch flächiges Abscheiden des wenigstens einen photovernetzbaren Materials unter Ausbildung einer photovernetzbaren Materialschicht erfolgt, die im Wege von Laserstrahl induzierten Zweiphotonen- oder Mehrphotonenprozessen ortsselektiv verfestigbar ist. Use of the device according to claim 10 for the production of macroscopic structures containing at least regionally micro- or submicron large sub-structures, characterized in that the production of the macroscopic structures by site-selective support and Strukturmaterialaustrag is at the working level, forming local macrostructures and the radiation source assembly, the macrostructures illuminated over its surface, and that the production of micro- or submicron major sub-structures is carried out by surface deposition of the at least one photo-crosslinkable material to form a photocurable material layer which is stationary selectively solidifiable by means of laser-induced two-photon or multiphoton processes.
  12. Verwendung nach Anspruch 11 zur Herstellung verästelter einstückiger Röhrensysteme mit Röhrendurchmessern und Röhrenlängen, die bereichsweise zwischen 5 mm und 0,5 μm variieren. Use according to claim 11 for the preparation ramified integral tube systems with tube diameters and tube lengths varying range between 5 mm and 0.5 microns.
  13. Verwendung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Röhrensystem eine poröse Röhrenwand mit Porendurchmesser von 0,5 bis 200 μm, vorzugsweise 0,5 bis 50 μm besitzt. Use according to claim 11, characterized in that the tube system has a porous tube wall having pore diameter of 0.5 to 200 microns, preferably 0.5 to 50 microns.
  14. Verwendung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Röhrensysteme aus biologisch kompatiblem Material bestehen oder mit biokompatiblen Material Oberflächig funktionalisiert sind. Use according to claim 12 or 13, characterized in that the tube systems of biologically compatible material or are functionalized with biocompatible material superficially.
  15. Verwendung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Röhrensystem über elastische Eigenschaften verfügt, die den elastischen Eigenschaften von biologischem Gewebe entsprechen. Use according to any one of claims 11 to 14, characterized in that the tube system has elastic properties that correspond to the elastic properties of biological tissue.
  16. Verfahren zur schichtweisen Herstellung von 3D-Strukturen mit einer Druckkopfanordnung, aus der flüssig bis pastöses photovernetzbares Material mit jeweils unterschiedlichen Photoempfindlichkeiten auf eine Arbeitsebene dosiert ausgebracht wird und das jeweils mit einer an die Photoempfindlichkeit des auf die Arbeitsebene ausgebrachten photovernetzbaren Materials abgestimmte elektromagnetische Strahlung flächig beleuchtet wird, wobei sich das ausgebrachte photovernetzbare Material verfestigt, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ausbildung einer makroskopischen Struktur aus der Druckkopfanordnung ortsselektiv wenigstens ein erstes photovernetzbares Material als Strukturmaterial auf die Arbeitsebene ausgebracht wird, das zu Zwecken einer Materialverfestigung flächig mit elektromagnetischer Strahlung bestrahlt wird, und dass zur Ausbildung einer mikro- oder submikrometer großen Unterstruktur aus der Druckkopfanordnung flächig wenigstens ein zweites photovernetzbares Material unter Ausbi A method for layerwise production of 3D structures having a print head assembly, dosed from the liquid to pasty photocrosslinkable material having respective different photosensitivities to a working level is applied and which is illuminated surface each with a coordinated to the photosensitivity of the photo-crosslinkable material discharged onto the working plane electromagnetic radiation wherein solidifies the ausgebrachte photocrosslinkable material, characterized in that at least a first photo-crosslinkable material is applied as a structural material onto the working plane to form a macroscopic structure of the print head assembly site-selectively which is irradiated for the purposes of material hardening surface with electromagnetic radiation, and that the formation of a micro- or submicron large substructure of the printhead assembly surface at least one second photocrosslinkable material under Ausbi ldung einer photovernetzbaren Materialschicht auf die Arbeitsebene aufgebracht wird, die ortsselektiv mit einer fokussierten elektromagnetischen Strahlung derart bestrahlt wird, dass im Fokusbereich innerhalb der photovernetzbaren Materialschicht Zweiphotonen- oder Mehrphotonenprozesse, die zur ortsselektiven Verfestigung des zweiten photovernetzbaren Materials führen, initiert werden. that is site-selectively irradiated with a focused electromagnetic radiation such that are initiated in the focal area within the photocrosslinkable material layer two-photon or multi-photon processes that result in the site-selective solidification of the second photo-crosslinkable material is applied to the working plane ldung a photocrosslinkable material layer.
  17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass gemeinsam mit dem Ausbringen des ersten photovernetzbaren Materials ortsselektiv ein das erste photovernetzbare Material stützendes nicht vernetzendes Stützmaterial mit der Druckkopfanordnung auf die Arbeitsebene ausgebracht wird, A method according to claim 16, characterized in that a location-selective manner, the first photo-crosslinkable material supporting non-crosslinking support material with the print head assembly is discharged to the working plane, together with the discharge of the first photo-crosslinkable material,
  18. Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass die elektromagnetische Strahlung zur flächigen Bestrahlung des ersten photovernetzbaren Materials sowie die elektromagnetische Strahlung zur ortsselektiven Bestrahlung des zweiten photovernetzbaren Materials sich bezüglich der Wellenlänge oder des Wellenlängebereiches unterscheiden, oder dass sich die elektromagnetische Strahlung zur flächigen Bestrahlung des ersten photovernetzbaren Materials sowie die elektromagnetische Strahlung zur ortsselektiven Bestrahlung des zweiten photovernetzbaren Materials ausschließlich in der Bestrahlungsintensität unterscheiden. The method of claim 16 or 17, characterized in that the electromagnetic radiation to the area irradiation of the first photo-crosslinkable material and the electromagnetic radiation for spatially selective irradiation of the second photo-crosslinkable material differ with respect to the wavelength or the wavelength range, or that the electromagnetic radiation to the planar irradiation distinguishing the first-linkable material and the electromagnetic radiation for spatially selective irradiation of the second photo-crosslinkable material exclusively in the irradiation intensity.
  19. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Verfahrensschritte zum Ausbilden der makroskopischen Struktur sowie zum Ausbilden der mikro- oder submikrometer großen Unterstruktur jeweils beliebig oft wiederholt und/oder kombiniert werden. A method according to any one of claims 16 to 18, characterized in that the method steps for forming the macroscopic structure and to form the micro- or submicron large substructure each repeated as often as desired and / or combined.
  20. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die makroskopische Struktur einstückig mit der mikro- oder submikrometer großen Unterstruktur innerhalb einer Arbeitsebene und/oder schichtweise übereinander verbunden werden. A method according to any one of claims 16 to 19, characterized in that the macroscopic structure in layers one above the other integrally connected to the micro- or submicron large substructure within a working plane and / or.
  21. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein photovernetzbares Material die folgenden Komponenten aufweist: i) mindestens eine polymere Vernetzer-Komponente mit mindestens zwei photovernetzbaren Gruppen, die aus der Gruppe ausgewählt sind, bestehend aus Acrylat, Methacrylat, Acrylamid, Methacrylamid, Urethanacrylat, Urethanmethacrylat, Ureaacrylat und Ureamethacrylat und ii) mindestens eine Photoinitiator-Komponente. Method according to one of claims 16 to 20, characterized in that at least one photocrosslinkable material comprises the following components: i) at least one polymeric cross-linking component having at least two photocrosslinkable groups are selected from the group consisting of acrylate, methacrylate, acrylamide , methacrylamide, urethane acrylate, urethane methacrylate, and Ureaacrylat Ureamethacrylat and ii) at least one photoinitiator component.
  22. Verfahren nach Anspruch 21, wobei die polymere Vernetzer-Komponente aus der Gruppe ausgewählt ist bestehend aus Polyethylenglykol (PEG), Polypropylenglykol (PPG), Siloxane, Polytetrahydrofuran (PTHF), Bis-Phenol-A-ethoxylat (BPA-(EO)), Co-Block-Polyether davon, Biopolymere und modifizierte Biopolymere. The method of claim 21 wherein the polymeric cross-linking component is selected from the group consisting of polyethylene glycol (PEG), polypropylene glycol (PPG), siloxanes, polytetrahydrofuran (PTHF), bis-phenol A ethoxylate (BPA (EO)), Co-block polyether them, biopolymers and modified biopolymers.
  23. Verfahren nach Anspruch 21 oder 22, wobei das photovernetzbare Material zusätzlich mindestens eine kurzkettige Vernetzer-Komponente mit mindestens drei photovernetzbaren Gruppen aufweist, die aus der Gruppe ausgewählt sind, bestehend aus Acrylat, Methacrylat, Acrylamid, Methacrylamid, Urethanacrylat, Urethanmethacrylat, Ureaacrylat und Ureamethacrylat. The method of claim 21 or 22, wherein the photocrosslinkable material additionally comprises at least one short chain cross-linking component having at least three crosslinkable groups which are selected from the group consisting of acrylate, methacrylate, acrylamide, methacrylamide, urethane acrylate, urethane methacrylate, Ureaacrylat and Ureamethacrylat.
  24. Verfahren nach Anspruch 23, wobei die kurzkettige Vernetzer-Komponente aus der Gruppe ausgewählt ist bestehend aus kurzkettigen polyfunktionalen Alkoholen und Aminen. The method of claim 23, wherein the short chain cross-linking component is selected from the group consisting of short chain polyfunctional alcohols and amines.
  25. Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 24, wobei das photovernetzbare Material zusätzlich mindestens eine niedrig-viskose Modifikator-Komponente mit einer photovernetzbaren Gruppe aufweist, die aus der Gruppe ausgewählt ist, bestehend aus Acrylat, Methacrylat, Acrylamid, Methacrylamid, Urethanacrylat, Urethanmethacrylat, Ureaacrylat und Ureamethacrylat. Method according to one of claims 21 to 24, wherein the photocrosslinkable material additionally comprises at least one low-viscosity modifier component having a crosslinkable group which is selected from the group consisting of acrylate, methacrylate, acrylamide, methacrylamide, urethane acrylate, urethane methacrylate, Ureaacrylat and Ureamethacrylat.
  26. Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 25, wobei die Photoinitiator-Komponente aus der Gruppe ausgewählt ist, bestehend aus alpha-Hydroxyketone, alpha-Morpholinoketone, Phosphinoxide, Campherchinone, N,N,N',N'-substituierte Benzidine, dreifach arylsubstituierte Amine und Diynone. Method according to one of claims 21 to 25, wherein the photoinitiator component is selected from the group consisting of alpha-hydroxyketones, alpha-Morpholinoketone, phosphine oxides, camphorquinones, N, N, N ', N'-substituted benzidines, trisubstituted aryl amines and Diynone.
  27. Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 26, wobei das Biopolymer aus der Gruppe ausgewählt ist, bestehend aus Proteine, Polysaccharide, Glucosaminglykane und Derivate davon. A method according to any one of claims 21 to 26, wherein the biopolymer is selected from the group consisting of proteins, polysaccharides, Glucosaminglykane and derivatives thereof.
  28. Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 27, wobei das Protein ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Kollagene, Gelatine und Fibronektin. Method according to one of claims 21 to 27, wherein the protein is selected from the group consisting of collagens, gelatin and fibronectin.
  29. Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 28, wobei das Polysaccharid ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Cellulose, Stärke und Glycogen. Method according to one of claims 21 to 28, wherein the polysaccharide is selected from the group consisting of cellulose, starch and glycogen.
  30. Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 29, wobei das Glukosaminglykan ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Hyaluronsäure, Chondroitinsulfat, Heparinsulfat und Heparin. Method according to one of claims 21 to 29, wherein the Glukosaminglykan is selected from the group consisting of hyaluronic acid, chondroitin sulfate, heparin sulfate and heparin.
  31. Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 30, wobei ein Teil der photovernetzbaren Gruppen in dem mindestens einen photovernetzbaren Material im Rahmen der flächigen oder ortsselektiven Bestrahlung nicht umgesetzt wird. Method according to one of claims 21 to 30, wherein a portion of the cross-linkable groups is not converted a photocrosslinkable material within the area or site-selectively irradiating at least in the.
  32. Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 31, wobei das photovernetzbare oder photovernetzte Material mit mindestens einer biofunktionellen Komponente funktionalisiert wird. Method according to one of claims 21 to 31, wherein the photocrosslinkable or photocrosslinked material is functionalized with at least a bifunctional component.
  33. Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 32, wobei die mindestens eine biofunktionelle Komponente direkt oder indirekt mit dem photovernetzbaren oder photovernetzten Material verbunden wird. Method according to one of claims 21 to 32, wherein the at least one bio-functional component is connected directly or indirectly with the photocrosslinkable or photocrosslinked material.
  34. Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 33, wobei die nicht umgesetzten, photovernetzbaren Gruppen mit mindestens einer biofunktionellen Komponente funktionalisiert werden. Method according to one of claims 21 to 33, wherein the unreacted photocrosslinkable groups are functionalized with at least a bifunctional component.
  35. Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 34, wobei die biofunktionelle Komponente ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Proteine, Glycoproteine, Wachstumsfaktoren, Antikörper, Peptidsequenzen, Polysaccharide, Glykosaminglykane, Nucleinsäuren, Aptamere und Derivate davon. Method according to one of claims 21 to 34, wherein the biofunctional component is selected from the group consisting of proteins, glycoproteins, growth factors, antibodies, peptide sequences, polysaccharides, glycosaminoglycans, nucleic acids, aptamers and derivatives thereof.
  36. Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 35, wobei die biofunktionelle Komponente indirekt über Nanopartikel mit dem photovernetzbaren Material verbunden ist. Method according to one of claims 21 to 35, wherein the biofunctional component is indirectly connected via nanoparticles with the photocrosslinkable material.
  37. Verfahren nach Anspruch 36, wobei die biofunktionelle Komponente an die Nanopartikeln kovalent oder nicht-kovalent gebunden ist. The method of claim 36, wherein the biofunctional component is bound covalently or non-covalently to the nanoparticles.
  38. Verfahren nach einem der Ansprüche 36 oder 37, wobei die Nanopartikel im Inneren eine biofunktionelle Komponente aufweisen. A method according to any one of claims 36 or 37, wherein the nanoparticles have a biofunctional component inside.
  39. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche 36 bis 38, wobei die Nanopartikel aus miteinander kovalent oder nicht-kovalent vernetzten biofunktionellen Komponenten bestehen. A method 36 to 38, wherein the nanoparticles consist of any preceding claim from each other covalently or non-covalently cross-linked bio-functional components.
  40. Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 39, wobei eine biokompatible Struktur hergestellt wird und wobei – die polymere Vernetzer-Komponente in einer Menge von 5 bis 80 Masse-%, insbesondere 5 bis 30 Masse-% und – die mindestens eine Photoinitiator-Komponente in einer Menge von 0,2 bis 4 Masse-%, vorzugsweise 0,5 bis 1% eingesetzt werden. Method according to one of claims 21 to 39, wherein a biocompatible structure is produced, and wherein - the polymeric cross-linking component in an amount of 5 to 80 mass%, particularly 5 to 30% by mass, and - at least one photoinitiator component in an amount of 0.2 to 4% by mass, preferably 0.5 to 1% are used.
  41. Dreidimensionale Struktur herstellbar gemäß einem Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 40. Three-dimensional structure produced by a method according to any one of claims 16 to 40 wt.
  42. Dreidimensionale Struktur nach Anspruch 41, wobei diese Struktur eine Matrix für die Erzeugung von in vitro oder in vivo Gewebe, eines Organteils oder Organteil-Äquivalents, eines Organs oder Organ-Äquivalents, eines Transplantats, eines Implantats, eines Gefäßes, eines Gefäßsystems, eines Hohlorgans oder eines Teils eines Hohlorgans, eines Zellkultursubstrats, porösen oder nicht-porösen Transportsystemen, porösen oder nicht-porösen Röhrensystemen, porösen oder nicht-porösen Schläuchen, einer Membran, eines diagnostisches Systems oder eines chirurgischen Geräts oder Teiles davon ist. Three-dimensional structure according to claim 41, wherein said structure is a matrix for the generation of in vitro or in vivo tissue, an organ part or organ part equivalent, an organ or equivalent, a graft, a graft, a vessel, a vascular system, of a hollow organ or a portion of a hollow organ, a cell culture substrate, porous or non-porous transport systems, porous or non-porous tube systems, porous or non-porous tubing, a membrane, a diagnostic system, or a surgical device or part thereof.
  43. Dreidimensionale Struktur nach Anspruch 41, wobei diese Struktur durch Integration lebender Zellen ein in vitro oder in vivo Gewebe, ein Organteil oder Organteil-Äquivalent, ein Organ oder Organ-Äquivalent, ein Transplantat, ein Implantat, ein Gefäß, ein Gefäßsystem, ein Hohlorgan oder ein Teil eines Hohlorgans, ein Zellkultursubstrat, poröse oder nicht-poröse Transportsysteme, poröse oder nicht-poröse Röhrensysteme, poröse oder nicht-poröse Schläuche, eine Membran, ein diagnostisches System oder ein chirurgisches Gerät oder ein Teil davon ist. Three-dimensional structure according to claim 41, wherein said structure of living by integration of cells in vitro or in vivo tissue, organ part or organ part equivalent, an organ or organ equivalent, a graft, an implant, a vessel, a vascular system, a hollow organ or a part of a hollow organ, a cell culture substrate, porous or non-porous transport systems, porous or non-porous tube systems, porous or non-porous tubing, a membrane, a diagnostic system, or a surgical device or a part thereof.
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