211service.com
Kunstmatige organen kunnen eindelijk een bloedtoevoer krijgen
In wat een cruciale doorbraak kan zijn voor het maken van kunstmatige organen, zeggen Harvard-onderzoekers dat ze weefsel hebben gecreëerd dat is verweven met bloedvaten.
Levende lagen: Harvard-onderzoekers demonstreren hun methode voor het maken van gevasculariseerde weefselconstructies door celbeladen inkten in een gelaagd zigzagpatroon te printen.
Met behulp van een op maat gemaakte vierkoppige 3D-printer en een verdwijnende inkt, materiaalwetenschapper Jennifer Lewis en haar team creëerden een stukje weefsel met huidcellen en biologisch structureel materiaal verweven met bloedvatachtige structuren. Gerapporteerd door het team in Geavanceerde materialen , het weefsel is het eerste dat via 3D-printen is gemaakt met potentieel functionele bloedvaten die zijn ingebed tussen meerdere celtypen met patronen.
De afgelopen jaren hebben onderzoekers indrukwekkende vooruitgang geboekt bij het bouwen van weefsels en orgaanachtige structuren in het laboratorium. Dunne kunstmatige weefsels, zoals een luchtpijp die is gegroeid uit de eigen cellen van een patiënt, worden al gebruikt om patiënten te behandelen (zie Fabricage Organen). In andere, meer voorlopige voorbeelden hebben wetenschappers aangetoond dat specifieke kweekomstandigheden stamcellen ertoe kunnen aanzetten om uit te groeien tot zelfgeorganiseerde structuren die lijken op een zich ontwikkelend brein, een beetje lever of een deel van een oog (zie Onderzoekers Grow 3-D Human Brain Tissues , Een rudimentaire lever wordt gekweekt uit stamcellen en groeiende oogbollen). Maar ongeacht de manier van bouwen, alle regeneratieve projecten zijn tegen dezelfde muur aangelopen bij het bouwen van dikkere en complexere weefsels: een gebrek aan bloedvaten.
De groep van Lewis loste het probleem op door holle, buisachtige structuren te creëren in een gaas van geprinte cellen met behulp van een inkt die vloeibaar wordt als deze afkoelt. Het weefsel wordt door de 3D-printer in lagen opgebouwd. Een op gelatine gebaseerde inkt fungeert als extracellulaire matrix - de structurele mix van eiwitten en andere biologische moleculen die cellen in het lichaam omringt. Twee andere inkten bevatten het gelatinemateriaal en ofwel muis- of menselijke huidcellen. Al deze inkten zijn stroperig genoeg om hun structuur te behouden nadat ze door de printer zijn neergelegd.
Een derde inkt met contra-intuïtief gedrag hielp het team bij het maken van de holle buizen. Deze inkt heeft een Jell-O-achtige consistentie bij kamertemperatuur, maar wordt vloeibaar bij afkoeling. Het team drukte onder andere sporen van deze inkt af. Na het afkoelen van het stukje bedrukt weefsel, pasten de onderzoekers een licht vacuüm toe om de speciale inkt te verwijderen, waarbij lege kanalen in de structuur achterbleven. Dan kunnen cellen die normaal gesproken de bloedvaten in het lichaam bekleden, in de kanalen worden ingebracht.
Het bouwen van daadwerkelijke vervangende weefsels of organen voor patiënten is een verre doel, maar het team is al aan het wegen. We denken dat het een zeer fundamentele stap is, en we denken dat het essentieel zal zijn voor het printen of regenereren van organen, zegt Lewis, die lid is van het Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering aan de Harvard University.
De kleinste geprinte kanalen hadden een diameter van ongeveer 75 micrometer, wat veel groter is dan de kleine haarvaten die voedingsstoffen en afvalstoffen door het hele lichaam uitwisselen. De hoop is dat de 3D-printmethode de algehele architectuur van bloedvaten in kunstweefsel zal bepalen en dat zich dan kleinere bloedvaten zullen ontwikkelen samen met de rest van het weefsel. We zien dit als een methode om de grotere vaten te printen; dan willen we biologie gebruiken om de rest van het werk te doen, zegt Lewis.