Hoe test je, in een vroeg stadium van onderzoek, of een potentieel geneesmiddel zich effectief richt op een menselijke tumor, orgaan, of een ander deel van het lichaam? Hoe kweek je een nieuwe hand of een ander lichaamsdeel? Onderzoekers bevinden zich in de beginfase van het gebruik van 3D-celprinttechnologie om dit soort ontwikkelingen mogelijk te maken. Een standaardmanier - momenteel niet beschikbaar - om de cellen na het afdrukken op hun plaats te bevestigen, zou onderzoekers helpen voorkomen dat ze bij elk nieuw onderzoek 'het wiel opnieuw moeten uitvinden'.

In een recent gepubliceerd onderzoek in Materialen Vandaag Bio , onderzoekers van de universiteit van Osaka hebben zijden nanovezels gebruikt die zijn verkregen door mechanische desintegratie om het printproces te verbeteren zonder de cellen of celassemblages te beschadigen. Een aantrekkelijk punt van zijde voor deze toepassing is dat zijde wordt beschouwd als een veilig materiaal voor mensen. Deze ontwikkeling zal helpen om onderzoek naar 3D-celprinten uit het laboratorium te halen en in de praktijk te brengen in biomedisch gebruik.

Om de vezels te verkrijgen, de onderzoekers begonnen met maagdelijke zijde, vervolgens het eiwit sericine eruit gehaald omdat dit eiwit ontstekingen veroorzaakt bij patiënten. Volgende, de onderzoekers vermalen het resterende biocompatibele materiaal tot nanovezels. De vezels kunnen worden gesteriliseerd - zonder ze te beschadigen - voor medisch gebruik, met gemeenschappelijke laboratoriumapparatuur.

"Onze zijdevezels zijn uitstekende toevoegingen aan printmedia voor bioinktcellen, " zegt hoofdauteur Shinji Sakai. "Ze zijn compatibel met veel media, zoals die met gelatine, chitosan, of hyaluronzuur, waardoor ze een breed scala aan potentiële toepassingen hebben."

Het belangrijkste doel van de vezels was ervoor te zorgen dat de cellen in de bioink na het printen hun 3D-positionering behouden zonder de cellen te beschadigen. De vezels vervullen dit doel door de integriteit van de bioinkt te verbeteren en de schadelijke hoge mechanische spanningen die vaak tijdens het printen op cellen worden uitgeoefend, te minimaliseren.

"Verschillende mechanische experimenten zeggen hetzelfde:de nanovezels verbeterden de eigenschappen van de printmedia, " legt professor Sakai uit. "Bijvoorbeeld, Young's modulus - een maat voor stijfheid - nam meerdere keren toe en bleef gedurende meer dan een maand verbeterd."

De vezels helpen geprinte configuraties hun structurele integriteit te behouden na het printen. Bijvoorbeeld, een neusvormige configuratie behield zijn vorm alleen wanneer deze werd bedrukt met bioinkt die de zijdevezels bevat. Meer dan 85% van de cellen in de bioink bleef in leven na een week in de gedrukte bioink met of zonder de toegevoegde vezels, wat aangeeft dat het toevoegen van de vezels de cellen niet beschadigde.

De huidige celprinttechnologie beschadigt cellen vaak zwaar of behoudt de beoogde vorm niet lang. Het onderzoek hier helpt deze beperkingen te overwinnen op een manier die de ontdekking van geneesmiddelen zal bevorderen, regeneratieve geneeskunde, en vele andere lopende biomedische onderzoeksgebieden met grote impact, en heeft het potentiële toegevoegde economische voordeel van het nieuw leven inblazen van de zijde-industrie.

Het artikel, "Silk fibroin nanovezels:een veelbelovend inktadditief voor extrusie 3D bioprinting, " werd gepubliceerd in Materialen Vandaag Bio .