De geluidgrijper kan cellen met een nauwkeurigheid van 1 tot 2 µm in een celstructuur plaatsen (afb: Tony Jun Huang/Penn)
Met behulp van geluidsgolven kunnen cellen in de ruimte worden verplaatst, zonder die aan te raken, te beschadigen of te misvormen. Daarmee zouden celstructuren in drie dimensies kunnen worden gebouwd, denken Chinees-Amerikaanse onderzoekers van, onder meer, de universiteit van Pennsylvania.
“In dit geval gebruiken we knopen in geluidsgolven, waarin deeltjes of cellen kunnen worden gevangen”, zegt onderzoeker Tony Jun Huang. “Dan kunnen we de cel of dat deeltje in drie richtingen bewegen om structuren in twee of drie dimensies te bouwen.” De knopen worden gevormd door generators van geluidsgolven. Als de geluidsgolven elkaar tegenkomen, dan ontstaat er een druk die het deeltje of de cel verplaatst. Door de ‘ontmoetingsplaats’ van de geluidsgolven te veranderen kun je de cel/het deeltje verplaatsen.
“Dit resultaat geeft een uniek mogelijkheid biologische cellen te verplaatsen zonder contact of biochemisch merken”, zegt Subra Suresh, medeonderzoeker en president van de Carnegie Mellon-universiteit. “Dit onderzoek zou kunnen leiden tot nieuwe mogelijkheden in onderzoek en toepassingen op het gebied van regeneratieve geneeskunde, neurowetenschap, weefseltechniek, biotechnologie en uitzaaiing.”
De onderzoekers maakten de ‘geluidsgrijpers’ maar ontwikkelden ook een bioprinter waarbij deze techniek gebruikt wordt om platte en ruimtelijke celstructuren te maken op een heel nauwkeurige en voor de cellen onschadelijke manier. Ze demonstreerden de mogelijkheden van de bioprinter door een huidcel van een muis heel precies in een microvloeistofruimte te plaatsen. Met bioprinten wordt beoogd de communicatie tussen de cellen onderling en tussen cellen en de omgeving intact te houden. Het is geen 3d-afdrukker in de normale zin, omdat de techniek bedoeld en in staat is om cellen op specifieke posities te plaatsen.
De derde dimensie in deze techniek berust op ‘geluidsstromen’, een soort vloeibeweging uitgehaald door een staande geluidsgolf. Door die golf te manipuleren konden de onderzoekers de ‘gevangen’ cel overal plaatsen waar dat mogelijk was. “Zo zou je bijvoorbeeld neurale netwerken kunnen maken voor onderzoeksdoeleinden of voor herstelgeneeskunde”, zegt Huang. Op het moment is de nauwkeurigheid van de bioprinter 1 µm horizontaal en 2 µm verticaal ( 1 µm = 0,001 mm), maar volgens de onderzoekers is de nauwkeurigheid alleen beperkt door de afmetingen van de gebruikte apparatuur.
Bron: EurekAlert