De gedrukte organen worden steeds ‘echter’

Gedrukte hartkamer

Zo moet je ongeveer het printen van een hartkamer voorstellen (afb: CMU/Science)

Het resultaat van het drukken van organen met 3d-printers is nog verre van donorabel, maar we geven de moed niet op. Onderzoekers van de Carnegie Mellon-universiteit in de VS hebben een printtechniek ontwikkeld waarmee organen uit diverse cellen en collageen tien keer nauwkeuriger kunnen worden geproduceerd dan tot nu toe, inclusief bloedvaten. Wie weet komt het er ooit nog eens van.
Al langer wordt er gewerkt aan het kweken van (menselijke)organen maar pas met de komst van de 3d-printer lukt het (enigszins) om die organen ook vorm te geven. Vaak wordt dan collageen of een cellulosegel als ‘bouwstructuur’ genomen, waarin de cellen kunnen samengroeien tot het gewenste orgaan (althans, iets dat daar op lijkt). Pas onlangs is het eerste hartje gedrukt, weliswaar wat ondermaats en niet echt functioneel, maar toch.
Een lastig probleem bij de orgaansynthese is de resolutie. Noch de bouwstructuur noch de printer zijn nauwkeurig genoeg voor de verfijnde structuren van een biologisch systeem en dat luistert akelig nauw. Vooral bij bloedvaten in en rond de longen komt het op de juiste maat aan.
Carnegie Mellon-onderzoekers rond Andrew Lee zouden er in geslaagd zijn met de door hun ontwikkelde FRESH-techniek om die verfijning met een factor tien te verbeteren. Daardoor waren ze in staat collageenvezels te maken die maar 25 µm (0,025 mm) waren. Ze hebben met FRESH ook delen van organen gemaakt. “We hebben aangetoond dat we delen van een hart met cellen en collegeen kunnen printen”, zegt medeonderzoeker Adam Feinberg. “Aan de hand van mri-gegevens konden we de anatomische structuur van een hart van een patiënt nauwkeurig reproduceren.”

Collageen

Collageen is de lichaamslijm. In de FRESH-techniek moet die vloeibaar zijn. Het eiwit is voor orgaanbouw onontbeerlijk. Het bevindt zich in elk van onze weefsels (dus ook organen). Om er voor te zorgen dat de collageenoplossing juist verdeeld wordt, wordt er geprint een bad van taaie hydrogel. Die zorgt ervoor dat de minuscule collageenstructuren niet vervormen en maakt het ook mogelijk om kleine holtes en poriën te vormen. Als de onderzoekers de moleculen van die hydrogel verkleinden tot 25 µm dan werd het oplossend vermogen van hun FRESH-techniek ook zo groot (klein, dus), aldus hun verslag.

Als het orgaanmodel geprint is, hardt het collageen langzaam uit. Vervolgens wordt het geheel tot 37°C verwarmd en verdwijnt de hydrogel. Dan blijft de orgaanstructuur over.

Kloppend hart

Lee en de zijnen drukten in hun eerste ‘meesterproef’ een linker hartkamer van een menselijk hart. Daarbij gebruikten ze, naast collageen, ook een oplossing van hartstamcellen. Vervolgens werd de hartkamer gekweekt in een speciale voedingsbak.
Na vier dagen begon de hartkamer in wording samen te trekken en na zeven dagen ging die synchroon kloppen, melden de onderzoekers. Bij nader beschouwing bleek de hartkamer uit een dichte laag nauw met elkaar verbonden spiercellen te bestaan. De hartkamer pompte zoals een pomp wordt geacht te doen.
Lee: “We hebben het menselijk hart als voorbeeld voor de maakbaarheid genomen, maar de FRESH-techniek is een platform voor een breed palet van organen. We hebben nu de mogelijkheid weefsels te maken met de structurele, mechanische en biologische eigenschappen van de natuurlijke.” Voorlopig is dat volledige hart (of welk orgaan dan ook) er nog niet. Feinberg: “We maken echter veel vooruitgang en ons onderzoek is een stap op die weg.” We houden het in de gaten.

Bron: bdw

Geef een reactie

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd. Vereiste velden zijn gemarkeerd met *

Deze website gebruikt Akismet om spam te verminderen. Bekijk hoe je reactie-gegevens worden verwerkt.