Een team van onderzoekers van de Universiteit van Washington en UW Medicine heeft een innovatieve 3D-geprinte technologie ontwikkeld die nieuwe mogelijkheden biedt voor het modelleren van complex menselijk weefsel in het laboratorium. Het platform, genaamd STOMP (Suspended Tissue Open Microfluidic Patterning), stelt wetenschappers in staat om met ongekende precisie verschillende celtypen te positioneren binnen een enkele weefselstructuur. Hierdoor kunnen complexe biologische processen en ziektes zoals hartfalen, fibrose of neuromusculaire aandoeningen beter worden nagebootst en bestudeerd.
STOMP is ontworpen als een eenvoudig inzetbaar apparaat ter grootte van een vingertop dat hydrogel – een mengsel van synthetisch en biologisch materiaal – gebruikt om cellen in een vrij hangende gelstructuur te verdelen. De technologie maakt gebruik van capillaire werking om cellen te verspreiden in het gewenste patroon, vergelijkbaar met hoe vloeistof zich door een rietje beweegt. Deze benadering biedt onderzoekers een nauwkeurige controle over de ruimtelijke rangschikking van cellen, zonder dat er complexe of dure apparatuur nodig is.
Meerdere weefseltypes
Wat STOMP onderscheidt, is de mogelijkheid om meerdere weefseltypes binnen één model te creëren, iets wat met bestaande systemen lastig te realiseren is. Zo simuleerden de onderzoekers bijvoorbeeld overgangen tussen gezond en ziek hartweefsel en de overgang van bot naar ligament. Dankzij het open microfluïdische ontwerp kunnen wetenschappers onderzoeken hoe cellen reageren op mechanische signalen en fysische interacties, wat waardevolle inzichten oplevert voor de ontwikkeling van nieuwe therapieën.
De STOMP-technologie bouwt voort op eerdere innovaties binnen de tissue engineering, zoals het twee-palen-systeem dat gebruikt wordt voor het meten van hartcelcontractie. Door STOMP te koppelen aan deze bestaande methoden ontstaat een krachtig platform voor toegepast biomedisch onderzoek. Uniek aan STOMP is ook de toevoeging van afbreekbare zijwanden, ontwikkeld met hydrogeltechnologie van de DeForest Research Group. Deze innovatie maakt het mogelijk om gemodelleerd weefsel eenvoudig uit het apparaat te verwijderen zonder beschadiging.
Onlangs berichtten wij over een onderzoek van de TU/e naar het gebruik van een nieuwe lichtprinttechniek, Xolografie genaamd, om 3D-printen van vormveranderend weefsel te realiseren. Deze methode maakt het mogelijk om met hoge precisie levende cellen in drie dimensies te printen, wat perspectieven biedt voor het creëren van functioneel weefsel en op termijn zelfs organen zoals spieren en nieren.
Multidisciplinair project
Het multidisciplinaire karakter van het STOMP-project – met bijdragen van scheikunde, bio-engineering en medische wetenschap – weerspiegelt het toenemende belang van samenwerking in technologische zorginnovatie. “Het platform maakt gepersonaliseerd en reproduceerbaar onderzoek naar complexe ziektemodellen toegankelijk voor veel meer laboratoria,” aldus initiatiefnemers Ashleigh Theberge en Nate Sniadecki. Het onderzoek is onlangs gepubliceerd in Advanced Science.
Met STOMP wordt een belangrijke stap gezet richting meer inzicht in celgedrag, betere therapieontwikkeling en de bredere inzet van 3D-bioprinting in de gezondheidszorg. Het is een tastbaar voorbeeld van hoe technologische innovatie kan bijdragen aan toekomstbestendige medische wetenschap.
