Microporiën in gefabriceerde weefsels zoals bot en kraakbeen zorgen voor diffusie van voedingsstoffen en zuurstof in de kern, en deze nieuwe benadering kan er uiteindelijk voor zorgen dat in laboratorium gekweekt weefsel bloedvaten kan bevatten, volgens een team van onderzoekers van Penn State.

"Een van de problemen bij het maken van weefsels is dat we ze niet groot kunnen maken, " zei Ibrahim T. Ozbolat, universitair hoofddocent technische wetenschappen en mechanica. "Cellen sterven als voedingsstoffen en zuurstof niet binnen kunnen komen."

Binnen cellen differentiëren ook niet als de chemische cocktail die stamcellen triggert om te differentiëren hen niet bereikt. Een poreuze structuur zorgt ervoor dat zowel voedingsstoffen als andere vloeistoffen kunnen circuleren.

De onderzoekers proberen een nieuwe aanpak en creëren weefselbouwstenen met microporiën. Ze beschouwen dit als een alternatief voor vascularisatie - groeiende bloedvaten in het weefsel - en noemen het resultaat poreuze weefselstrengen.

De onderzoekers beginnen met stamcellen uit menselijk vet en mengen deze met natriumalginaatporogenen. Afgeleid van zeewier, natriumalginaat kan worden afgedrukt in kleine deeltjes die, wanneer opgelost, laat kleine gaatjes - poriën - achter in de stof van het weefsel. Het team gebruikt het mengsel om strengen ongedifferentieerd weefsel in 3D te printen. Ze kunnen dan de strengen combineren om stukjes weefsel te vormen.

Wanneer de onderzoekers het weefsel blootstellen aan de chemische cocktail, het verandert de stamcellen in specifieke cellen, in dit geval bot of kraakbeen. Door de poriën, de vloeistof kan naar alle stamcellen stromen.

De onderzoekers rapporteren in een recent nummer van Biofabricage dat de strengen 25 procent porositeit behouden en porieconnectiviteit van 85 procent hebben gedurende ten minste drie weken.

Door 3D-strengen naast en boven elkaar te printen, zoals getoond in hun vorige werk, de strengen assembleren zichzelf om stukjes weefsel te vormen.

"Deze pleisters kunnen worden geïmplanteerd in bot of kraakbeen, afhankelijk van welke cellen het zijn, " zei Ozbolat. "Ze kunnen worden gebruikt voor artrose, pleisters voor plastische chirurgie zoals het kraakbeen in het neustussenschot, knieherstel en andere bot- of kraakbeendefecten."

In sommige opzichten, kraakbeen is gemakkelijker dan bot omdat in het menselijk lichaam, kraakbeen heeft geen bloedvaten die er doorheen lopen. Echter, een deel van het bot is van nature poreus, en dus is porositeit waardevol bij het vervangen of repareren van dat bot. Hoewel momenteel alleen kleine patches kunnen worden gemaakt, deze patches zijn gemakkelijker te fabriceren dan het kweken van kunstweefsel op steigers.

De onderzoekers overwegen dezelfde methoden toe te passen op spieren, vet en verschillende andere weefsels.