Stelt u zich eens voor dat u uw arts kunt bezoeken, en in plaats van een one-size-fits-all behandeling, u krijgt een medicijn op maat voor uw klachten.

Een team van ingenieurs van McMaster University heeft een manier gevonden om 3D-printtechnologie te gebruiken om kunstmatige tumoren te creëren om onderzoekers te helpen bij het testen van nieuwe medicijnen en therapieën. die kunnen leiden tot gepersonaliseerde geneeskunde.

Momenteel, voor onderzoekers om de menselijke gezondheid te bestuderen, testen is erg duur en tijdrovend.

Onderzoek om meer te weten te komen over ziekten wordt meestal uitgevoerd in laboratoriumomgevingen, bijvoorbeeld door een enkele laag menselijke of dierlijke cellen te creëren - 2-D-modellen - om medicijnen te testen en hoe ze menselijke cellen beïnvloeden. Alternatief, diermodellen worden gebruikt om de progressie van ziekte te bestuderen.

Als realistische 3D-celclusters, met meerdere lagen cellen, kan worden geproduceerd die de omstandigheden in het lichaam beter nabootsen, dan heeft dit de potentie om het gebruik van proefdieren uit te sluiten.

Onder leiding van Ishwar K. Puri, hoogleraar werktuigbouwkunde en biomedische technologie, het McMaster-team heeft een nieuwe methode ontwikkeld die magneten gebruikt om snel 3D-celclusters te printen.

Om dit te doen, het McMaster-team gebruikte magnetische eigenschappen van verschillende materialen, waaronder cellen. Sommige materialen worden sterk aangetrokken, of vatbaar, aan magneten dan andere. Materialen met een hogere magnetische gevoeligheid zullen een sterkere aantrekkingskracht op een magneet ervaren en ernaar toe bewegen. Het zwak aangetrokken materiaal met een lagere gevoeligheid wordt verplaatst naar lagere magnetische veldgebieden die van de magneet af liggen.

Door magnetische velden en zorgvuldig gerangschikte magneten te ontwerpen, het is mogelijk om de verschillen in de magnetische gevoeligheid van twee materialen te gebruiken om er slechts één binnen een volume te concentreren.

Het team formuleerde bioinks door menselijke borstkankercellen te suspenderen in een celkweekmedium dat het magnetische zouthydraat bevatte, Gd-DTPA. Zoals de meeste cellen, deze borstkankercellen worden veel zwakker aangetrokken door magneten dan Gd-DTPA, dat is een door de FDA goedgekeurd MRI-contrastmiddel voor gebruik bij mensen. Daarom, wanneer een magnetisch veld wordt aangelegd, het zouthydraat beweegt naar de magneten toe, het verplaatsen van de cellen naar een vooraf bepaald gebied met minimale magnetische veldsterkte. Dit zaait de vorming van een 3D-celcluster.

Met behulp van deze methode, het team printte binnen zes uur 3D-kankertumoren. Er werden tests uitgevoerd om te bevestigen dat het zouthydraat niet-toxisch is voor cellen, en ze werken nu aan complexere bioinks om celclusters af te drukken die menselijke weefsels beter kunnen nabootsen.

In de toekomst, tumoren met kankercellen kunnen snel worden gemaakt door middel van 3D-printen, en reacties van deze kunstmatige tumoren op snel geteste medicijnen, met tal van experimenten die tegelijkertijd worden uitgevoerd. Het printen van mensachtige celclusters biedt ook een toekomstig pad voor het 3D-printen van meerdere weefsels en organen.

hun studie, "Snel magnetisch 3D printen van celstructuren met MCF-7 celinkten, " werd gepubliceerd in het nummer van 4 februari van Onderzoek , een wetenschappelijke partnertijdschrift.

"We hebben een technische oplossing ontwikkeld om de huidige biologische beperkingen te overwinnen. Het heeft het potentieel om weefseltechnologie en regeneratieve geneeskunde te versnellen, " zei Sarah Mishriki, een doctoraat kandidaat in de School of Biomedical Engineering en hoofdauteur. "Het vermogen om cellen snel te manipuleren in een veilige, controleerbare en contactloze manier stelt ons in staat om de unieke cellandschappen en microarchitecturen te creëren die in menselijke weefsels worden aangetroffen, zonder het gebruik van een steiger."

"Deze magnetische methode voor het produceren van 3D-celclusters brengt ons dichter bij het snel en economisch creëren van complexere modellen van biologische weefsels, snellere ontdekking in academische laboratoria en technologische oplossingen voor de industrie, " zei Rakesh Sahu, een onderzoeksmedewerker.