Dankzij de steeds evoluerende technologie van 3D-printen hebben wetenschappers eindelijk een manier gevonden om hun eigen organen en protheses voor hun patiënten te maken. Maar wist je dat een aangepaste 3D-printer dit mogelijk maakte?
In 2019 was een groep wetenschappers van de Universiteit van Tel Aviv in staat om met succes een menselijk hart af te drukken met behulp van de cellen van een patiënt. De gebruikte biologische materialen zouden volledig overeenkomen met de immunologische, cellulaire, biochemische en anatomische eigenschappen van de patiënt.
Wat is 3D-bioprinten?
3D-printen is een vorm van fabricage waarbij menselijke cellen en andere biocompatibele materialen worden gebruikt als inkt or bio-inkten om levende structuren laag voor laag af te drukken, die het gedrag van natuurlijke levende systemen nabootsen.
Deze bioprinted structuren worden vaak gebruikt om te bestuderen hoe een bepaald orgaan buiten het lichaam werkt. De geometrie van een bioprinted systeem lijkt sterk op die van een natuurlijk orgaan en is nauwkeuriger te gebruiken op het gebied van tissue engineering en bioengineering. Het proces van bioprinten wordt ook gebruikt in farmaceutisch onderzoek en ontwikkeling.
Binnenkort zal bioprinting worden gebruikt voor klinische toepassingen zoals huidtransplantatie, bottransplantatie, implantaten, biomedische apparaten en ja, zelfs 3D-printende organen. (Bron: Allevi door 3D Systems)
Hoe kunnen 3D-printende organen levens redden?
Duizenden patiënten wachten momenteel op organen om hun leven te verlengen, maar door wereldwijde orgaantekorten en een beperkt aantal orgaandonoren overlijden meerdere van deze patiënten voordat een transplantatie beschikbaar is. Hoewel weefseltechnologie nog maar een nieuw vakgebied is, ontwikkelen biomedische ingenieurs revolutionaire oplossingen door middel van 3D-geprinte orgaanstructuren die fungeren als steigers die kunnen helpen bij het regenereren van beschadigd weefsel.
De technologie achter deze vooruitgang zal uiteindelijk leiden tot de creatie van kunstmatige organen die de noodzaak van een levende orgaantransplantatie kunnen vervangen. (Bron: The Conversation)
Het 3D-geprinte hart
In 2019 konden onderzoekers van de Universiteit van Tel Aviv een hart 3D printen met behulp van de cellen van een patiënt. Dit is een enorme doorbraak in 3D bioprinting.
Dit is de eerste keer dat iemand waar dan ook met succes een heel hart heeft ontworpen en afgedrukt dat vol zit met cellen, bloedvaten, ventrikels en kamers. In dit stadium is ons 3D-hart klein, zo groot als een konijnenhart. Maar grotere mensenharten hebben dezelfde technologie nodig. De biocompatibiliteit van technische materialen is cruciaal om het risico van implantaatafstoting te elimineren, wat het succes van dergelijke behandelingen in gevaar brengt. De cellen moeten een pompvermogen vormen; ze kunnen momenteel contracteren, maar we hebben ze nodig om samen te werken. Misschien zullen er over tien jaar orgelprinters zijn in de beste ziekenhuizen over de hele wereld, en zullen deze procedures routinematig worden uitgevoerd.
Professor Tal Dvir, Moleculaire Celbiologie en Biotechnologie, Universiteit van Tel Aviv
De bioprinting van het hart omvat het oogsten van vetweefsel dat de buikorganen van de patiënt omringt. Het onderzoeksteam scheidde vervolgens de cellen in het weefsel van de extracellulaire matrix. De cellen werden vervolgens geprogrammeerd om te werken als stamcellen met het toegevoegde vermogen om te differentiëren tot hartcellen. De matrix werd vervolgens verwerkt tot een hydrogel en diende als bio-inkt.