Een team van onderzoekers van Brigham en Women's Hospital heeft een manier ontwikkeld om buisvormige structuren te bioprinten die de inheemse bloedvaten en kanalen in het lichaam beter nabootsen. De 3D-bioprinttechniek maakt het mogelijk om de eigenschappen van de geprinte weefsels te verfijnen, zoals het aantal lagen en het vermogen om voedingsstoffen te transporteren. Deze meer complexe weefsels bieden potentieel levensvatbare vervangingen voor beschadigd weefsel. Het team beschrijft zijn nieuwe aanpak en resultaten in een paper gepubliceerd op 23 augustus in Geavanceerde materialen .

"De vaten in het lichaam zijn niet uniform, " zei Yu Shrike Zhang, doctoraat, senior auteur van de studie en een associate bio-ingenieur in BWH's Department of Medicine. "Deze bioprintmethode genereert complexe buisvormige structuren die die in het menselijke systeem nabootsen met een hogere betrouwbaarheid dan eerdere technieken."

Veel aandoeningen beschadigen tubulaire weefsels:arteritis, atherosclerose en trombose beschadigen bloedvaten, terwijl urotheelweefsel kan lijden aan inflammatoire laesies en schadelijke aangeboren afwijkingen.

Om de "inkt van de 3D-bioprinter te maken, "vermengden de onderzoekers de menselijke cellen met een hydrogel, een flexibele structuur samengesteld uit hydrofiele polymeren. Ze optimaliseerden de chemie van de hydrogel om de menselijke cellen te laten prolifereren, of "zaad, " door het mengsel.

Volgende, ze vulden de cartridge van een 3D-bioprinter met deze bio-inkt. Ze voorzagen de bioprinter van een aangepast mondstuk waarmee ze continu buisvormige structuren met maximaal drie lagen konden printen. Nadat de buizen waren geprint, de onderzoekers toonden hun vermogen om voedingsstoffen te transporteren door vloeistoffen te perfuseren.

De onderzoekers ontdekten dat ze weefsels konden afdrukken die zowel vaatweefsel als urotheelweefsel nabootsten. Ze vermengden menselijke urotheelcellen en gladde spiercellen van de blaas met de hydrogel om het urotheelweefsel te vormen. Om het vaatweefsel af te drukken, ze gebruikten een mengsel van menselijke endotheelcellen, gladde spiercellen en de hydrogel.

De bedrukte buizen hadden verschillende maten, diktes en eigenschappen. Volgens Zhang, structurele complexiteit van bioprinted weefsel is van cruciaal belang voor de levensvatbaarheid ervan als vervanging voor inheems weefsel. Dat komt omdat natuurlijke weefsels complex zijn. Bijvoorbeeld, bloedvaten bestaan ​​uit meerdere lagen, die op hun beurt weer uit verschillende celtypen bestaan.

Het team is van plan om preklinische studies voort te zetten om de bio-inktsamenstelling en 3D-printparameters te optimaliseren alvorens te testen op veiligheid en effectiviteit.

"We optimaliseren momenteel de parameters en het biomateriaal nog verder, " zei Zhang. "Ons doel is om buisvormige structuren te creëren met voldoende mechanische stabiliteit om zichzelf in het lichaam te ondersteunen."