Met een nieuwe techniek is het nu mogelijk om zacht weefsel, zoals hersenen en longen, te printen met een 3D-printer.
Er kan tegenwoordig van alles met 3D-printers worden gemaakt: huizen, kaas, ogen, noem maar op. Het gaat bij deze voorbeelden om dingen van relatief stevig materiaal. Er is nu echter een methode ontwikkeld waarmee zachte, flubberige materialen kunnen worden geprint. Zoals, jawel, hersenen!
Koud kunstje
Om hersenen te printen, heb je allereerst zacht materiaal nodig dat wordt gebruikt als ‘inkt’: een gel samengesteld uit een synthetisch polymeer (polyvinylalcohol) en een geleiachtige substantie (Phytagel). Een 3D-printer kan de hersenen laagje voor laagje opbouwen. Het probleem dat hierbij komt kijken, is dat de onderste lagen van zacht materiaal zullen inzakken door het gewicht van de lagen die er bovenop worden gelegd.
Het oplossen van dit probleem was echter een koud kunstje voor de onderzoekers aan het Imperial College Londen. Ze zorgden ervoor dat de al geprinte lagen werden bevroren, waardoor deze een stevig geheel vormden. Hierop werd een nieuwe laag geprint zonder dat de rest instortte. Wanneer de print af was, werd het geheel ontdooid en behield het zijn vorm. Simpel, maar wel effectief!
Organen op maat
Tot nu toe is dit alleen getest met kleine stukjes weefsel, maar op deze manier kunnen er in de toekomst misschien wel complete hersenen of longen worden geprint. En wie weet is dat een oplossing voor het tekort aan donororganen.
Ook kan met deze methode een orgaan speciaal voor jou op maat worden gemaakt. Wanneer de structuur is geprint, wordt de gel bekleed met een laagje collageen, waarop vervolgens menselijke cellen kunnen groeien. Op deze manier krijgt de patiënt een orgaan dat precies past én bedekt is met eigen cellen.
Uitdaging
Elly Hol, professor aan de afdeling translationele neurowetenschappen aan het Universitair Medisch Centrum Utrecht, vindt deze techniek zeer interessant. “Maar om hersenen na te bootsen, is er eerst kennis nodig over de moleculaire eigenschappen van alle celtypen in de hersenen, over waar ze precies zitten en we moeten weten hoe deze cellen met elkaar communiceren.”
Momenteel zijn neurowetenschappers bezig met een ‘landkaart’ van de verschillende cellen in de hersenen. “De kaart geeft ons kennis over hoe we verschillende hersencellen kunnen maken vanuit stamcellen”, zegt Hol. Deze cellen zouden uiteindelijk kunnen groeien op het laagje collageen.
Het gaat dus nog een flinke uitdaging worden om uiteindelijk functionerende hersenen te maken. Want ook: hoe groter en complexer de structuur, hoe meer kans er is dat het alsnog vanzelf in elkaar zakt. En ingezakte hersenen, daar hebben we natuurlijk weinig aan.
Bronnen: Nature, Live Science-1, Live Science-2
Beeld: Zhengchu Tan et al./Imperial College London
Lees ook:
Ben je geïnteresseerd in de wereld van wetenschap & technologie en wil je hier graag meer over lezen? Bestel dan hier ons nieuwste nummer. Abonnee worden? Dat kan hier.