Bij het Terasaki Institute in Los Angeles zijn onderzoekers er in geslaagd een nieuwe methode te ontwikkelen waarmee 3D-geprinte spiercontstructies met een betere uitlijnen en rijping van de spiercellen gecreëerd kunnen worden. Voor deze methode worden microdeeltjes gemaakt die met behulp van een microfluïdisch platform geladen worden met een insuline-achtige groeifactor (IGF).
Patiënten die geconfronteerd worden met een ziekte of verwonding die skeletspieren aantasten, krijgen te maken met een (sterk) verminderde kwaliteit van leven. Momenteel is de belangrijkste behandelingsoptie het verwijderen van gezonde spieren elders in het lichaam en deze te transplanteren naar de regio waar deze nodig zijn. Deze nieuwe technologie vr 3D-geprinte spieren moet een alternatieve, voor de patiënt minder invasieve, behandeling mogelijk maken.
3D-geprinte spieren
De door de nieuwe technologie gecreëerde geladen microdeeltjes worden opgenomen in de bio-inkt die gebruikt wordt voor het 3D-printen van het spierweefsel. Deze bio-inkt bevat ook myoblastcellen en een op gelatine gebaseerde hydrogel. De onderzoekers ontdekten dat de via deze methode 3D-geprinte spieren vervolgens een verbeterde celgroei verlening en uitlijning vertoonden. In sommige gevallen bleken deze spieren, na een incubatieperiode van tien dagen, zelfs spontaan samen te trekken.
De onderzoekers van het Terasaki Institute hopen dat deze innovatie de weg zal helpen vrijmaken voor volledig functionele, in het laboratorium gemaakte spiertransplantaties voor patiënten.
IGF-geladen microdeeltjes
De innovatie van deze methode is het toevoegen van IGF-geladen microdeeltjes aan de bio-inkt. Die IGF (insuline-achtige groeifactor) wordt vervolgens gedurende een aantal dagen langzaam in het construct afgeven, waardoor de opgenomen myoblastcellen naar een skeletspierfenotype werden gestuurd. Tot nu toe lijkt de methode te helpen bij het aanmoedigen van de cellen om zich te verlengen en uit te lijnen, vergelijkbaar met het natuurlijke groeiproces van spierweefsel. Sommige constructies vertoonden na enkele dagen zelfs spiersamentrekkingen.
“De aanhoudende afgifte van IGF-1 vergemakkelijkt de rijping en uitlijning van spiercellen, wat een cruciale stap is in het herstel en de regeneratie van spierweefsel. Er is een groot potentieel voor het gebruik van deze strategie voor de therapeutische creatie van functioneel, contractiel spierweefsel", aldus Ali Khademhosseini, een van de onderzoekers.
Bioprinting innovatie
Bioprinting is een innovatie die natuurlijk nog deels in de kinderschoenen staat, maar waar inmiddels al diverse veelbelovende en succesvolle resultaten mee behaald zijn. Zo werken onderzoekers van het UMC Utrecht aan een technologie waarbij volumetrisch printen, snel maar niet 'stevig', gecombineerd wordt met ‘melt electrowriting’ (MEW-printen).
Dit is een zeer nauwkeurige vorm van 3D-printen die werkt door een smal filament van gesmolten (biologisch afbreekbaar) plastic te richten. Hiermee kunnen ingewikkelde structuren geprint worden die mechanisch sterk zijn en bestand zijn tegen flinke krachten.
Meer over het onderzoek van het Terasaki Institute is te vinden in de publicatie Enhanced Maturation of 3D Bioprinted Skeletal Muscle Tissue Constructs Encapsulating Soluble Factor-Releasing Microparticles.
