Er is al jaren een tekort aan geschikte donoren. Het printen van vervangende weefsels en organen kan daarbij een oplossing zijn. Onderzoekers van het UMC Utrecht proberen functionerende weefsels en organen te kweken van cellen uit het lichaam van de patiënt. Dit heet bioprinten. Die cellen zijn erg kwetsbaar en het printen ervan moet voorzichtig en snel gebeuren. Het printen van cellen in laagjes met een ‘klassieke’ 3D-printer is mogelijk, maar het printen gaat langzaam en daarom niet altijd bruikbaar. In het UMC Utrecht zijn ze hard op weg met het zoeken van een oplossing voor dit vraagstuk.
Onderzoekers van het UMC doen veel innovatief onderzoek naar bioprinting en bekijken hoe de cellen op weg kunnen worden geholpen in geprint weefsel. Sinds 2019 lopen de onderzoekers van de biofabrication groep van het Regenerative Medicine Center Utrecht daarom voorop met het gebruik van ‘volumetrisch printen’ voor cellen.
Deze vorm van printen maakt gebruik van een lichtgevoelige gel die hard wordt zodra er een laser op schijnt. Door het laserlicht goed te mikken op een draaiend buisje kan er in enkele seconden een voorwerp met levende cellen erin worden gemaakt. Toch is ook dit volgens het UMC Utrecht pas een eerste stap. De onderzoekers zijn onder leiding van associate professor Riccardo Levato voortdurend bezig met het verbeteren van dit proces.
Communiceren met cellen
Het 3D-printen van protheses en implantaten is een technologie die al wordt toegepast. Het gaat dan om 3D-geprinte producten die buiten het lichaam worden geproduceerd voordat ze via een chirurgische ingreep worden geïmplanteerd bij de patiënt. Maar organen zijn complexe weefsels die verschillende soorten cellen bevatten. Die laten zich niet makkelijk nabootsen. Zelfs een kubieke millimeter weefsels heeft al bloedvaten nodig. Die kunnen niet allemaal meteen op de juiste plek geprint worden. Om een functioneel (stukje) orgaan te kunnen maken, moet de bioprint dus signalen bevatten die specifieke soorten cellen kunnen aantrekken of die stamcellen ertoe aanzetten een bepaalde soort weefsel te worden, zoals een bloedvat.
Chemische landkaart
Het is promovendus Marc Falandt en collega’s gelukt om na het maken van een eerste print zulke signaalmoleculen heel selectief toe te voegen. Namelijk door ze te koppelen aan de gel.
Deze signalen functioneren als een soort ‘landkaart’ voor de cellen. Ze kunnen de juiste cellen aantrekken of stamcellen helpen hun regeneratieve potentieel te vervullen. Falandt vertelt daarover: “Dit werk zet echt de eerste stappen in de ontwikkeling en de karakterisering van materialen die biochemische bewerking in 3D mogelijk maken. In combinatie met de snelle volumetrische bioprinttechniek is deze aanpak veelbelovend voor het creëren van 3D-bioprints die het gedrag en de ontwikkeling van cellen kunnen sturen.”
