Bioprinting bezeichnet additive Fertigungsverfahren, bei denen zellhaltige Bioinks schichtweise zu dreidimensionalen, biologisch funktionellen Strukturen aufgebaut werden. Im Unterschied zum konventionellen 3D-Druck verarbeitet das Bioprinting lebende Zellen, biokompatible Hydrogele und gegebenenfalls bioaktive Moleküle. Ziel ist die Herstellung von Geweben, Gewebemodellen und perspektivisch ganzen Organen mit definierter Architektur und Funktion.

Technologisch dominieren drei Ansätze: (i) Extrusionsbasiertes Bioprinting für viskose Hydrogele mit hoher Zellbeladung, (ii) Tintenstrahlbasiertes Bioprinting für niedrigviskose, tropfenweise deponierte Bioinks sowie (iii) laserunterstütztes Bioprinting für hochaufgelöste, kontaktfreie Ablage. Zentrale werkstoffliche Herausforderungen sind die Entwicklung von Bioinks mit präzise einstellbarer Viskosität, Druckstabilität, Netzwerkaushärtung (z.B. durch Photopolymerisation) und gleichzeitig hoher Zellviabilität.

Im Fokus stehen definierte mechanische Eigenschaften (Elastizität, Kriechverhalten), Diffusions- und Degradationskinetik sowie die Nachbildung gewebespezifischer extrazellulärer Matrix. Anwendungen umfassen patientenspezifische Implantate, in vitro‑Modelle für Wirkstofftests und krankheitsspezifische Gewebemodelle. Speziell das Hornhaut-Bioprinting erfordert optisch transparente, hochgeordnete Kollagenstrukturen mit kontrollierter Brechungsindexverteilung und ausreichender mechanischer Integrität.

Aktuelle Forschung adressiert Mehrmaterialdruck, Gradientenstrukturen, Integration vaskulärer Netzwerke und die Standardisierung von Druck- und Nachkulturprotokollen. Bioprinting etabliert sich damit als Schnittstelle von Werkstoffwissenschaft, Zellbiologie und regenerativer Medizin.