Bioinks sind druckbare, zellkompatible Formulierungen, die lebende Zellen, Biomoleküle und meist eine weiche Matrixphase (typisch Hydrogele) kombinieren und speziell für das 3D‑Bioprinting entwickelt wurden. Sie dienen als funktionales „Druckmaterial“ zum Aufbau von Gewebekonstrukten und in Zukunft ganzen Organäquivalenten.

Zentrale Anforderungen an Bioinks sind: (i) hohe Biokompatibilität und zellprotektive Eigenschaften während des Druckprozesses, (ii) geeignete Rheologie (shear thinning, definierter Viskositätsbereich) für Extrusions‑, Inkjet‑ oder Laser‑basiertes Drucken, (iii) ausreichende Formstabilität und mechanische Integrität nach der Ablagerung sowie (iv) kontrollierbare Degradierbarkeit und Diffusionsfähigkeit für Nährstoffe und Metabolite.

Hydrogel‑basierte Bioinks (z.B. auf Basis von Gelatin‑Methacrylat, Alginat, Hyaluronan oder PEG‑Derivaten) bilden die wichtigste Klasse. Sie imitieren die extrazelluläre Matrix, ermöglichen hohe Wassergehalte und eine feine Einstellbarkeit von Quellgrad und Steifigkeit. Hybrid‑Bioinks kombinieren mehrere Polymerklassen (natürlich/synthetisch) oder fügen stützende Phasen hinzu, um Druckbarkeit, mechanische Eigenschaften und biologische Funktion getrennt optimieren zu können. Nanokomposite‑Bioinks integrieren nanoskalige Füllstoffe (z.B. Nanocellulose, Silika‑Nanopartikel, Hydroxylapatit‑Nanopartikel), um Rheologie, Festigkeit, Leitfähigkeit oder bioaktive Signale gezielt zu modulieren.

Ein zentrales Forschungsfeld ist das Design maßgeschneiderter Bioinks, bei denen Zusammensetzung, Vernetzungsmechanismus (ionisch, kovalent, enzymatisch, physikalisch) und Degradationskinetik auf spezifische Zelltypen und Gewebefunktionen abgestimmt werden. Langfristige Herausforderungen betreffen Standardisierung, Langzeitstabilität, Skalierbarkeit sowie regulatorische Aspekte für die translationale Anwendung in der regenerativen Medizin.