Wetenschappers van de Universiteit van Oxford hebben een nieuwe methode ontwikkeld om in het laboratorium gekweekte cellen 3D te printen om levende structuren te vormen.

De aanpak kan een revolutie teweegbrengen in de regeneratieve geneeskunde, waardoor de productie van complexe weefsels en kraakbeen mogelijk zou zijn, herstel of vergroting van zieke en beschadigde delen van het lichaam.

In onderzoek gepubliceerd in het tijdschrift Wetenschappelijke rapporten , een interdisciplinair team van de afdeling Scheikunde en de afdeling Fysiologie, Anatomy and Genetics in Oxford en het Centre for Molecular Medicine in Bristol, demonstreerde hoe een reeks menselijke en dierlijke cellen kan worden afgedrukt in weefselconstructies met een hoge resolutie.

De interesse in het 3D printen van levende weefsels is de laatste jaren gegroeid, maar, het ontwikkelen van een effectieve manier om de technologie te gebruiken was moeilijk, vooral omdat het moeilijk is om de positie van cellen in 3D nauwkeurig te controleren. Ze bewegen zich vaak binnen gedrukte structuren en de zachte steigers die zijn bedrukt om de cellen te ondersteunen, kunnen op zichzelf instorten. Als resultaat, het blijft een uitdaging om levende weefsels met hoge resolutie te printen.

Maar, onder leiding van professor Hagan Bayley, Hoogleraar Chemische Biologie in Oxford's Department of Chemistry, het team bedacht een manier om weefsels te produceren in op zichzelf staande cellen die de structuren ondersteunen om hun vorm te behouden.

De cellen bevonden zich in beschermende nanoliterdruppels, verpakt in een lipidelaag die kon worden geassembleerd, laag voor laag, in levende structuren. Het op deze manier produceren van geprinte weefsels verbetert de overlevingskans van de individuele cellen, en stelde het team in staat de huidige technieken te verbeteren door elk weefsel één druppel per keer op te bouwen tot een gunstiger resolutie.

Nuttig zijn, kunstmatige weefsels moeten het gedrag en de functies van het menselijk lichaam kunnen nabootsen. De methode maakt de fabricage van cellulaire constructies met patronen mogelijk, die, eenmaal volgroeid, natuurlijke weefsels nabootsen of mogelijk versterken.

Dokter Alexander Graham, hoofdauteur en 3D Bioprinting Scientist bij OxSyBio (Oxford Synthetic Biology), zei:"We waren gericht op het fabriceren van driedimensionale levende weefsels die het basisgedrag en de fysiologie van natuurlijke organismen zouden kunnen vertonen. Tot op heden, er zijn beperkte voorbeelden van bedrukte tissues, die de complexe cellulaire architectuur van inheemse weefsels hebben. Vandaar, we hebben ons gericht op het ontwerpen van een celprintplatform met hoge resolutie, van relatief goedkope componenten, die kunnen worden gebruikt om op reproduceerbare wijze kunstmatige weefsels te produceren met de juiste complexiteit uit een reeks cellen, waaronder stamcellen".

De onderzoekers hopen dat met verdere ontwikkeling, de materialen kunnen wereldwijd een grote impact hebben op de gezondheidszorg. Mogelijke toepassingen zijn onder meer het vormgeven van reproduceerbare modellen van menselijk weefsel die de noodzaak van klinische dierproeven kunnen wegnemen.

Het team rondde vorig jaar hun onderzoek af, en hebben sindsdien stappen ondernomen om de techniek op de markt te brengen en op grotere schaal beschikbaar te maken. In januari 2016, OxSyBio is officieel voortgekomen uit het Bayley Lab. Het bedrijf wil de techniek commercialiseren voor industriële en biomedische doeleinden.

De komende maanden zullen ze werken aan de ontwikkeling van nieuwe complementaire druktechnieken, die het gebruik van een breder scala aan levende en hybride materialen mogelijk maken, weefsels op industriële schaal te produceren.

Dokter Sam Olof, Chief Technology Officer bij OxSyBio, zei:"Er zijn veel potentiële toepassingen voor bioprinten en we denken dat het mogelijk zal zijn om gepersonaliseerde behandelingen te creëren door cellen van patiënten te gebruiken om de natuurlijke weefselfunctie na te bootsen of te verbeteren. In de toekomst zullen 3D bio-geprinte weefsels kunnen ook worden gebruikt voor diagnostische toepassingen - bijvoorbeeld voor drugs- of toxinescreening.

"We zijn verheugd om een ​​voortdurende relatie te hebben met de Universiteit van Oxford en de Bayley Group, zowel in de vorm van het in licentie geven van deze nieuwe technologie als het blijven sponsoren van primair onderzoek op dit gebied."

Dr. Adam Perriman van de School of Cellular and Molecular Medicine van de University of Bristol, toegevoegd:"De bioprinting-aanpak die is ontwikkeld met de Universiteit van Oxford is erg opwindend, omdat de cellulaire constructies efficiënt kunnen worden afgedrukt met een extreem hoge resolutie met zeer weinig afval. Het vermogen om te 3D-printen met volwassen stamcellen en ze toch te laten differentiëren was opmerkelijk, en toont echt het potentieel van deze nieuwe methodologie om regeneratieve geneeskunde wereldwijd te beïnvloeden."