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Zweidimensionale (2D) oder dreidimensionale (3D) in vitro Kultivierungen vieler Säugetierzellen erfordern eine Supplementierung mit Serum. In klinischen Studien für die regenerative Medizin werden vermehrt mesenchymale Stammzellen (mesenchymal stem/stromal cell, MSC) eingesetzt. Vor einer erfolgreichen Anwendung ist in den meisten Fällen eine ex vivo Expansion oder in vitro Differenzierung der MSCs erforderlich. Optimierte Kultivierungsbedingungen spielen daher eine Schlüsselrolle für den Therapieerfolg. Die Entwicklung und erfolgreiche Etablierung effizienter xenofreier Kultivierungsbedingungen für MSCs können die Wahrscheinlichkeiten für Risiken und Komplikationen nach der Behandlung minimieren und gleichzeitig den Behandlungserfolg nachhaltig positiv beeinflussen. Im ersten Teil dieser Arbeit wurde die Proliferation und Differenzierung von humanen mesenchymalen Stammzellen aus Fettgewebe (human adipose tissue derived mesenchymal stem cells, hAD-MSCs) in 2D und 3D Zellkultursystemen (Gelatin Methacryloyl (GelMA) Hydrogelen) unter Verwendung von drei verschiedenen Mediensupplementen (fetales Kälberserum, Humanserum und humanes Thrombozytenlysat (hPL)) analysiert und verglichen. In beiden Zellkultursystemen erwies sich das hPL als vielversprechendes Mediumsupplement. In den Hydrogelen zeigte es sowohl als Supplement im Wachstumsmedium als auch als Zusatz zur Formulierung des Hydrogels einen positiven Einfluss auf das Zellverhalten. In dem zweiten Teil dieser Arbeit wurden Hydrogele verschiedener Steifigkeit mit unterschiedlichen Konzentrationen von hPL formuliert und untersucht. Die Zugabe von hPL verbesserte konzentrationsabhängig die Zellausbreitung, Proliferation sowie die osteogene Differenzierung von hAD-MSCs. Darüber hinaus erhöhte die Zugabe von hPL die Viskosität und Steifigkeit der Hydrogele und hatte einen positiven Einfluss auf die Formstabilität. Im dritten Teil dieser Arbeit wurden additiv gefertigte resorbierbare Polymerkonstrukte auf ihre Eignung als

Die additive Fertigung (3D-Druck) wurde in den frühen 1980er Jahren entwickelt und gewann seitdem durch stetige Verbesserungen an Bedeutung. Gebiete wie die Biotechnologie, die Pharma- und die Chemieindustrie, wo besonders hohe Anforderungen an Materialien und Produkte gestellt werden, können daher erschlossen werden. Anlässlich dieses Trends wurde die vorliegende Dissertation erstellt, um Anwendungsbereiche und Entwicklungsfelder in den Bereichen Biotechnologie und Pharmaindustrie zu evaluieren, Möglichkeiten und Grenzen des 3D-Drucks aufzuzeigen und einen Beitrag zu den aktuellen Entwicklungen der additiven Fertigung in Form verschiedener Produktentwicklungen und korrespondierender Studien beizusteuern. Im ersten Teil dieser Arbeit wird ein additiv gefertigter und funktionaler Kolbendeckel präsentiert, welcher zur kontinuierlichen und minimal-invasiven Prozessführung von (Fed-)Batch Prozessen im Schüttelkolbenmaßstab dient. Nach Design und Fertigung wurde er erfolgreich in einer Anwendungsstudie getestet. Verschiedene additive Fertigungsmethoden sind zentraler Gegenstand der Studie und werden neben dem Fallbeispiel als Möglichkeit zur in-house Produktion von Verbrauchsmaterialien (Kamm für gelelektrophoretische Analysen) diskutiert. Der zweite Teil beschäftigt sich mit Testung und Charakterisierung von additiv verarbeiteten Biopolymeren zur Implantatentwicklung. Auf Grundlage von bildgebenden Verfahren wie MRT oder CT können die digitalen Blaupausen zur Erstellung der Implantate gewonnen werden und mittels 3D-Druck in hoher Auflösung und dem notwendigen Material gefertigt werden. Die vorliegende Arbeit betrachtet verschiedene resorbierbare Materialien hinsichtlich ihrer Anwendbarkeit als Rohstoff für additiv gefertigte Implantate und evaluiert das Zellverhalten (Viabilität, Proliferation, Adhärenz, Differenzierung) verschiedener Zelltypen in Kontakt mit den Materialien. Darüber hinaus wird das Abbauverhalten der biodegradierbaren Materialien unter simulierten in-v, The additive manufacturing (3D printing) as a new tool for creating high quality products was established in the early 1980s and emerged to a relevant production strategy since then. Crucial improvements of both 3D printing methods and material development in the past decade allow its application in highly regulated areas in biotechnology and chemical industry. This thesis relies on this trend and aims to evaluate different fields of applications, possibilities and borders of 3D printing technology. In the first section, a functional and additively manufactured shake flask lid for continuous and minimal-invasive (fed-) batch processes in shake flask scale is presented. The design and manufacturing process are described and a proof-of-concept is given. Furthermore, the additive manufacturing strategies used are scope of this part - discussing their overall applicability for in-house labware production. The second part describes with the testing and the characterization of additively manufactured biopolymer structures for implant development. Implants are highly personalized objects and additive manufacturing strategies are an interesting and efficient way to realize fast production yielding both high quality and individual products. Based on high resolution imaging methods (MRT, CT) the needed 3D information about the objects dimensions are often available already and can serve as digital blueprints for the 3D printing of implants. This part evaluates different resorbable materials in sight of their applicability as commodity material for additively manufactured implants. The cell behavior of different cell types is assessed including cell viability, proliferation, adherence and differentiation when in contact with respective material. Furthermore, the in-vitro degradation properties of the materials were evaluated under in-vivo mimicking conditions. The third part addresses 3D-bioprinting. With this technique, 3D cell cluster can be designed and manufactured. By pro