(Phys.org) —Nano-ingenieurs aan de Universiteit van Californië, San Diego heeft een 3D-geprint apparaat ontwikkeld dat is geïnspireerd op de lever om gevaarlijke gifstoffen uit het bloed te verwijderen.

Het apparaat, die is ontworpen om buiten het lichaam te worden gebruikt - net zoals dialyse - maakt gebruik van nanodeeltjes om porievormende gifstoffen op te vangen die celmembranen kunnen beschadigen en een sleutelfactor zijn bij ziekten die het gevolg zijn van beten en steken van dieren, en bacteriële infecties. Hun bevindingen werden op 8 mei gepubliceerd in het tijdschrift Natuurcommunicatie .

Van nanodeeltjes is al aangetoond dat ze effectief zijn in het neutraliseren van porievormende toxines in het bloed, maar als die nanodeeltjes niet effectief kunnen worden verteerd, ze kunnen zich ophopen in de lever, waardoor een risico op secundaire vergiftiging ontstaat, vooral bij patiënten die al risico lopen op leverfalen. Om dit probleem op te lossen, een onderzoeksteam onder leiding van professor nano-engineering Shaochen Chen creëerde een 3D-geprinte hydrogelmatrix om nanodeeltjes te huisvesten, een apparaat vormen dat de functie van de lever nabootst door te voelen, het aantrekken en opvangen van gifstoffen uit het bloed. Het apparaat, die zich in de proof-of-concept-fase bevindt, bootst de structuur van de lever na, maar heeft een groter oppervlak dat is ontworpen om toxines efficiënt aan te trekken en op te vangen in het apparaat. In een in vitro-onderzoek het apparaat neutraliseerde de poriënvormende gifstoffen volledig.

"Een uniek kenmerk van dit apparaat is dat het rood wordt wanneer de gifstoffen worden opgevangen, " zei de co-eerste auteur, Xin Qu, die een postdoctoraal onderzoeker is die in het laboratorium van Chen werkt. "Het concept van het gebruik van 3D-printen om functionele nanodeeltjes in een biocompatibele hydrogel in te kapselen is nieuw, "zei Chen. "Dit zal veel nieuwe ontwerpen voor ontgiftingstechnieken inspireren, aangezien 3D-printen gebruikersspecifieke of site-specifieke productie van zeer functionele producten mogelijk maakt, ' zei Chen.

Chen's lab heeft al het vermogen aangetoond om complexe 3D-microstructuren te printen, zoals bloedvaten, in slechts enkele seconden uit zachte biocompatibele hydrogels die levende cellen bevatten.

Chen's biofabricagetechnologie, genaamd dynamische optische projectie stereolithografie (DOPsL), kan de resolutie op micro- en nanoschaal produceren die nodig is om weefsels te printen die de fijnkorrelige details van de natuur nabootsen, inclusief bloedvaten, die essentieel zijn voor de verdeling van voedingsstoffen en zuurstof door het lichaam. De biofabricagetechniek maakt gebruik van een computerprojectiesysteem en nauwkeurig gecontroleerde microspiegels om licht te laten schijnen op een geselecteerd gebied van een oplossing die fotogevoelige biopolymeren en cellen bevat. Dit foto-geïnduceerde stollingsproces vormt één laag vaste structuur tegelijk, maar op een continue manier.