Bioprinting ist ein neuer Bereich der Forschung und Technik, der Druckgeräte umfasst, die biologisches Material ablagern. Langfristiges Ziel ist es, mit der Technologie aus biologischen Rohstoffen Ersatzorgane oder sogar ganze Organismen zu schaffen.
Heute befinden sich Bioprinter in der Entwicklungsphase und werden vor allem als wissenschaftliche Werkzeuge eingesetzt. Ihnen fehlt die Geschwindigkeit und Feinabstimmung, die für den kommerziellen Einsatz erforderlich sind, obwohl dieser Tag möglicherweise nicht mehr fern ist. Die ersten Biodrucker haben Tropfen mit einer Größe von nur 100 Pikolitern (zum Vergleich: das Volumen einer Zelle beträgt etwa 3 Pikoliter und die besten Tintenstrahldrucker können Tropfen mit einem Volumen von 1-5 Pikolitern) mit einer Geschwindigkeit von Zehntausenden pro Sekunde aufgetragen. Neuere Bioprinter können einzelne Zellen mit geringerer Geschwindigkeit aus einer Mikropipette extrudieren.
Ein von Gabor Forgacs, einem Biophysiker an der University of Missouri in Columbia, entwickelter Biodrucker nutzte Kombinationen aus „Bioink“ und „Biopapier“, um komplexe 3D-Strukturen zu drucken, wenn auch nicht in zellulärer Auflösung. Mit 10,000 Punkten pro Sekunde (10 kHz) kann ein 100-Pikoliter-Drucker jede Minute 60 Mikroliter Gewebe oder 86 Milliliter pro Tag produzieren, eine Gewebemenge, die fast ein typisches Reagenzglas füllen könnte. Der Nachteil des 100-Pikoliter-Druckers ist seine geringe Auflösung – die meisten organischen Gewebe, mit denen wir vertraut sind, erfordern eine präzise Organisation auf Zellebene, um richtig zu funktionieren.
Als Forgacs den Mikropipetten-Ansatz mit einzelliger Auflösung verwendete, konnten sie funktionsfähiges, lebendes Gewebe erzeugen, das sich wie das Organ verhielt, aus dem es stammte. Als sie beispielsweise den Bioprinter benutzten, um Hühnerherzzellen auf einer Schale abzulegen, begannen sie synchron zu schlagen. Angesichts einer hochdetaillierten Karte der zellulären Netzwerke in einem menschlichen Herzen gibt es keine grundlegenden Barrieren zwischen diesem rudimentären Bioprinter und einem, der innerhalb von ein oder zwei Jahrzehnten vollständige menschliche Organe ausdruckt.
Bioprinter sind in der gesamten Science-Fiction zu finden. In The Fifth Element zum Beispiel lässt eine der Hauptfiguren ihren Körper in der Eröffnungsszene des Films von einem Bioprinter erstellen. Einige haben sogar Bioprinting als möglichen Weg zur Unsterblichkeit gelobt, aber dies ist in naher Zukunft zweifelhaft, da es schwierig ist, störende Oberflächenzellen zu vermeiden, wenn alternde innere Zellen ersetzt werden.