Pieter Edelman
17 February 2016

3d-printers zijn de laatste jaren standaard uitrusting voor tissue engineering-onderzoek, waarbij getracht wordt om biologische weefsels en organen na te maken. Druppeltjes cellen worden in specifieke patronen neergelegd, waarna ze interacties met elkaar kunnen aangaan en in de loop van de tijd echte weefsels vormen, precies is de juiste structuur voor een orgaan.

Tot nu toe lukte het echter nog niet goed om relatief grote structuren van enkele centimeters te maken. Een van de problemen is dat de 3d-geprinte structuren mechanisch niet sterk genoeg zijn. De stevigheid moet komen van de hydrogels waarin cellen gesuspendeerd worden, maar die zijn niet altijd afdoende en hebben bovendien na het printen tijd nodig om uit te harden. Daarnaast is het lastig om cellen in grote structuren van zuurstof en voedingsstoffen te voorzien, via diffusie is slechts enkele honderden micrometers te overbruggen.

Onderzoekers van de Wake Forest School of Medicine beschrijven nu in Nature Biotechnology een aanpak die deze barrières slecht. Met hun zelf ontwikkelde printer creëerden ze centimeters grote stukken ‘protoweefsel’ voor kraakbeen, bot en spieren. Dat werd eerst in een bioreactor verder werd gekweekt en vervolgen geïmplanteerd in ratten en muizen, waar het weken tot maanden in leven bleef en zich ontwikkelde richting echt weefsel, compleet met eigen bloedvaten.

De onderzoekers brachten hiervoor verschillende verbeteringen aan ten opzichte van de bestaande technieken. Een belangrijke toevoeging is dat ze de structuur verstevigen met een meegeprint ‘steigerwerk’ van een duurzaam maar uiteindelijk biologisch afbreekbaar materiaal. Daarnaast printen ze een opofferingsmateriaal mee om de structuur tijdens de constructie te verstevigen; de onderzoekers vonden een hydrogel die niet zo geschikt is voor weefselkweek, maar die wel direct uithardt. Wanneer de andere hydrogels zijn uitgehard, kan dit tijdelijke materiaal worden opgelost. Verder speelden de onderzoekers ze met de formulering van de ‘inkt’ waarin de cellen zijn gesuspendeerd zodat deze stevigheid biedt en de cellen beschermt tijdens het printen, en tegelijk een betere groeiomgeving biedt.

 advertorial 

The waves of Agile

Derk-Jan de Grood has created a rich source of knowledge for Agile coaches and leaders. With practical tips to create a learning organization that delivers quality solutions with business value. Order The waves of Agile here.

Door de verbetering van mechanische eigenschappen, konden de onderzoekers gelijk ook het probleem van de voedsel- en zuurstofvoorziening oplossen. Het is namelijk geen probleem om zeer poreuze structuren te maken voorzien van microkanaaltjes. Hierdoor worden de cellen ook diep in het weefsel voorzien van voedingsstoffen en zuurstof.