Onderzoekers van de Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences hebben een techniek ontwikkeld waarmee ze een hartkamer in 3D kunnen printen, die vervolgens ritmisch kan gaan kloppen. Met deze nieuwe techniek kunnen hartmodellen worden gemaakt waarmee dan hartmedicijnen kunnen worden getest. Een volgende stap is om met de nieuwe techniek volledig implanteerbare hartcomponenten te maken.
Bij de nieuwe methode wordt gebruik gemaakt van draaiende bewegingen om kleine vezels te creëren die vervolgens in een bedrukbare hydrogel-inkt worden gegoten. Wanneer dit in 3D worden geprint, behoudt deze inkt zijn gedrukte structuur en worden de hartspiercellen daarin uitgelijnd in de richting van de meegeleverde vezels.
Wanneer die structuur vervolgens wordt gestimuleerd met behulp van elektriciteit, beweegt het langs de richting van de vezels. De onderzoekers houden daardoor voldoende controle over het gedrag van de gedrukte structuur. 3D-geprinte modellen zijn geschikt voor patiënten die een complexe hartoperatie nodig hebben.
Ziek weefsel vervangen
Bio-engineering biedt veel mogelijkheden bij het vervangen van ziek weefsels. Maar naar mate de procedures zich verder ontwikkelen en het ook steeds beter mogelijk is om weefsels nauwkeurig na te bootsen in het laboratorium, kunnen ook geavanceerde in-vitromoddelen worden getest voor de gepersonaliseerde geneeskunde.
Daardoor kunnen bijvoorbeeld hartpatiënten profiteren van deze vooruitstrevende ontwikkelingen die gebruikmaakt van fiber-infused gel (FIG)-inkt als medium voor het 3D-printen van hartcomponenten. “Dit concept is breed toepasbaar: we kunnen onze vezelspintechniek gebruiken om op betrouwbare wijze vezels te produceren in de lengtes en vormen die we willen”, zegt onderzoeker Suji Choi. De animatie hieronder, van de Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences, toont de 3D-geprinte hartspier.
3D-gerpinte suikerspin
Bij de nieuwe methode worden eerst via roterend spinnen dunne gelatinevezels gemaakt. Deze procedure is enigszins te vergelijk met de manier waarop suikerspinnen worden gemaakt. Een postdoctoraal onderzoeker die bij het project betrokken was, Luke MacQueen, had het idee dat het inbrengen van dergelijke vezels in een bedrukbare hydrogelinkt zou kunnen helpen om zijn vorm te behouden na het afdrukken.
Het voordeel van het produceren van de vezels met behulp van roterende straalspinning in plaats van elektrospinning is dat er eiwitten kunnen worden gebruikt die anders zouden worden afgebroken door de elektrische velden bij elektrospinning. Eenmaal geprint, lijnen de hartspiercellen in de gel zich uit langs de vezels en zullen in die richting kloppen zodra ze worden gestimuleerd met behulp van elektriciteit.
