Dankzij een nieuwe techniek wisten onderzoekers met onder meer collageen onderdelen van het menselijk hart te printen. Functioneel én op ware grootte.
Het klinkt als iets uit een sciencefictionfilm, maar organen uit de 3D-printer komen steeds dichterbij. En dan hebben we het niet over kunstmatige varianten uit siliconen of plastic, maar longen, levers, nieren en harten geprint uit lichaamseigen materiaal.
Met een nieuwe bio-printtechniek, ontwikkeld door onderzoekers aan de Carnegie Mellon-universiteit, is weer een stap gezet. Met de methode wist het team onderdelen van het menselijk hart te printen uit collageen; een essentieel bestanddeel van dierlijk weefsel. Aardig functioneel en op ware grootte, zo schrijft het team in vakblad Science.
Lees ook:
Lichaamseigen inkt
Onze organen, zoals ons hart, bestaan uit gespecialiseerde cellen die bij elkaar gehouden worden door een soort web van eiwitten. Deze zogenaamde extracellulaire matrix (ECM) zorgt niet alleen voor structuur, het speelt ook een rol bij het doorgeven van de nodige biochemische signalen die essentieel zijn voor een gezond, goed werkend orgaan.
Collageen is een van de, zo niet belangrijkste van deze structuureiwitten en vormt de basis van vrijwel elk weefsel in ons lichaam. Een fantastische kandidaat om organen mee te printen dus. Maar helaas is dat niet zo eenvoudig als het klinkt. In eerste instantie is collageen namelijk dusdanig vloeibaar dat het de geprinte vorm niet houdt.
De techniek met (rechtsboven) de geprinte hartkamer en (onder) de geprinte hartkleppen. Naast collageen, printte het team ook met cardiomyocytem, oftewel hartspiercellen. © Hudson et al., 2019/Science
Ondersteuning
Daarom ontwikkelden de onderzoekers de nieuwe bio-printtechniek; FRESH voor Freedom Reversible Embedding of Suspended Hydrogels. Door de bio-inkt in speciaal ‘hydrogelbad’ te gieten, krijgt het collageen de tijd om in de juiste vorm uit te harden. Daarna is het een kwestie van het geheel opwarmen tot kamertemperatuur; hierdoor smelt de tijdelijke ondersteuning en blijft het collageen onbeschadigd.
Zo wist het team, met MRI-data van harten bij de hand, verschillende onderdelen van het bloed pompende orgaan op ware grootte met de ‘lichaamseigen inkt’ te printen. Ze maakten bloedvaten, hartkleppen die openen en sluiten, en samentrekkende hartkamers – de holten in het hart die bloed naar de slagaders pompen.
De geprinte hartkleppen (boven) en hartkamer (onder):
Betekent dit dat mensen die wachten op een hart straks een op maat gemaakt uit de 3D-printer kunnen krijgen? Nee, zeker niet, benadrukken de onderzoekers. Er moet nog gigantisch veel gebeuren voor het zover is, maar, zo stelt het team, een veelbelovende stap in de goede richting, is de techniek natuurlijk wel.
Bronnen: Science, Carnegie Mellon University, New Atlas
Beeld: Carnegie Mellon University
Ben je geïnteresseerd in de wereld van wetenschap & technologie en wil je hier graag meer over lezen? Word dan lid van KIJK!