Een team onder leiding van UCLA Samueli heeft een speciaal aangepaste 3D-printer ontwikkeld om therapeutische biomaterialen te maken van meerdere materialen. De vooruitgang zou een stap kunnen zijn in de richting van on-demand printen van complexe kunstmatige weefsels voor gebruik bij transplantaties en andere operaties.

"Weefsels zijn wonderbaarlijk complexe structuren, om kunstmatige versies ervan te maken die goed functioneren, we moeten hun complexiteit opnieuw creëren, " zei Ali Khademhosseini, die de studie leidde en UCLA's Levi James Knight is, jr., Professor of Engineering aan de UCLA Samueli School of Engineering. "Onze nieuwe aanpak biedt een manier om complexe biocompatibele structuren te bouwen die zijn gemaakt van verschillende materialen."

De studie is gepubliceerd in Geavanceerde materialen .

De techniek maakt gebruik van een op licht gebaseerd proces dat stereolithografie wordt genoemd. en het maakt gebruik van een aangepaste 3D-printer ontworpen door Khademhosseini die twee belangrijke componenten heeft. De eerste is een op maat gemaakte microfluïdische chip - een kleine, plat platform vergelijkbaar met een computerchip - met meerdere inlaten die elk een ander materiaal "printen". Het andere onderdeel is een digitale microspiegel, een reeks van meer dan een miljoen kleine spiegels die elk onafhankelijk bewegen.

De onderzoekers gebruikten verschillende soorten hydrogels - materialen die, na het passeren van de printer, vormen steigers voor weefsel om in te groeien. De microspiegels richten het licht op het printoppervlak, en de verlichte gebieden geven de omtrek aan van het 3D-object dat wordt afgedrukt. Het licht veroorzaakt ook de vorming van moleculaire bindingen in de materialen, waardoor de gels stevig worden tot vast materiaal. Terwijl het 3D-object wordt afgedrukt, de spiegelarray verandert het lichtpatroon om de vorm van elke nieuwe laag aan te geven.

Het proces is de eerste waarbij meerdere materialen worden gebruikt voor geautomatiseerde stereolithografische bioprinting - een vooruitgang ten opzichte van conventionele stereolithografische bioprinting, die slechts één soort materiaal gebruikt. Terwijl het demonstratieapparaat vier soorten bio-inkten gebruikte, de auteurs van het onderzoek schrijven dat het proces zoveel inkten kan bevatten als nodig is.

De onderzoekers gebruikten het proces eerst om eenvoudige vormen te maken, zoals piramides. Vervolgens, ze maakten complexe 3D-structuren die delen van spierweefsel en bindweefsels van spierskeletten nabootsten. Ze drukten ook vormen af ​​die tumoren nabootsten met netwerken van bloedvaten, die kunnen worden gebruikt als biologische modellen om kankers te bestuderen. Ze testten de gedrukte structuren door ze in ratten te implanteren. De structuren werden niet afgewezen.