ENGINEERINGNET.BE - 3D-geprinte organen hebben de potentie om de geneeskunde te revolutioneren.
Ze kunnen oplossingen bieden voor orgaanfalen, weefselschade en bijdragen aan de ontwikkeling van nieuwe therapieën.
Een belangrijke uitdaging is echter het garanderen dat deze geprinte weefsels voldoende voedingsstoffen en zuurstof krijgen; dat is essentieel voor hun overleving en functie.
Zonder bloedvaten kunnen deze weefsels voedingsstoffen niet efficiënt opnemen of afvalstoffen afvoeren, wat hun bruikbaarheid beperkt. Het kunnen printen van bloedvaten is daarom een belangrijke stap vooruit.
Tot nu toe konden weefselingenieurs bloedvaten wel positioneren tijdens het printproces, maar deze vaten veranderden vaak onvoorspelbaar wanneer ze in het laboratorium werden gekweekt of in het lichaam werden geplaatst. Dit vermindert de functionaliteit van de gecreëerde weefsels.
De programmeerbare bioinkt van onderzoekers van Universiteit Twente biedt hier een oplossing voor. Deze technologie maakt het mogelijk om de groei en herstructurering van bloedvaten dynamisch te sturen, wat nieuwe mogelijkheden opent voor het creëren van weefsels met langdurige functionaliteit en aanpassingsvermogen.
De innovatieve bioinkt is voorzien van kleine stukjes DNA, ofwel aptameren, die zo worden geprogrammeerd dat ze biochemische signalen naar behoefte binden en loslaten.
Dit proces bootst het natuurlijke mechanisme van het menselijk lichaam na, waarin de micro-omgeving van weefsels fungeert als een reservoir voor groeisignalen, die alleen worden vrijgegeven indien nodig. Hiermee kan de bioinkt bloedvatvorming sturen en aanpassen aan de behoeften van het weefsel.
“Ons lab heeft eerder aptameertechnologie ontwikkeld om eiwitten af te geven die de groei van nieuwe bloedvaten stimuleren,” aldus onderzoekers Jeroen Rouwkema en Deepti Rana van het Vascularization Lab aan Universiteit Twente.
“Wat deze technologie uniek maakt, is dat het niet alleen in drie dimensies werkt, maar ook over tijd. Wij noemen dit 4D-sturing.”
De onderzoekers hebben deze technologie nu gecombineerd met extrusion-based 3D-bioprinting. Het resultaat is een programmeerbare bioinkt die de natuurlijke manier van het lichaam nabootst om biochemische signalen aan te bieden.
“Hierdoor kunnen we de groei van bloedvaten in een gecontroleerde laboratoriumomgeving sturen,” aldus Rouwkema en Rana. “Dit brengt ons dichter bij het creëren van weefsels die functioneren als echte organen.”
