Onderzoekers van de TU Delft, Imperial College London en Aalto University gaan de komende vijf jaar werken aan de ontwikkeling van twee soorten meerlagige therapeutische en regeneratieve levende materialen. Het project, NextSkins, heeft hiervoor een EIC Pathfinder Challenge-beurs van 4 miljoen euro ontvangen. De materialen moeten zowel geschikt worden voor toepassing in de gezondheidszorg als in beschermende kleding voor sporters.
De te ontwikkelen regeneratieve levende materialen bestaan net als de huid uit verschillende lagen die allemaal hun eigen functie hebben. Denk daarbij aan voelen, herstellen of beschermen. "Wij willen een materiaal maken dat leeft, met levende cellen in het materiaal – niet alleen tijdens de vervaardiging ervan, maar ook tijdens het gebruik", vertelt projectcoördinator Marie-Eve Aubin-Tam. De onderzoekers streven ernaar om twee baanbrekende levende materialen te ontwikkelen die een positieve verandering in het leven van veel mensen te weeg zullen brengen.
Twee levende materialen in ontwikkeling
Regeneratieve levende materialen bestaan weliswaar al, maar in de praktijk is het produceren van deze materialen in substantiële hoeveelheden nog een uitdaging. Binnen het NextSkins project willen de onderzoekers die uitdaging aanpakken en oplossen. Voor een van de materialen denken de onderzoekers dat het mogelijk is om hoeveelheden te produceren van enkele centimeters in breedte, lente en hoogte. Uiteindelijk willen ze zelfs opschalen naar de productie van hoeveelheden in meters.
Een van de levende materialen die ontwikkeld worden, heeft een beschermde werking. Het bestaat uit diverse verschillende lagen calciumcarbonaat en biopolymeren die parelmoer nabootsen. Dit materiaal wordt daardoor zowel glanzend als stijf en sterk. De volgende stap in de ontwikkeling is het materiaal voorzien van regeneratieve, zelf herstellend en reactief, eigenschappen.
Het tweede materiaal dat ontwikkeld wordt is een 'therapeutische huid' en dus meer geschikt voor toepassing in de gezondheidszorg. Het materiaal is een levende hydrogel die bestaat uit een bacteriële cellulose met zintuiglijk reagerende gistcellen. Dit materiaal kan bijvoorbeeld toegepast worden in huidmaskers en kussenovertrekken, speciaal voor mensen die kampen met huidziekten zoals atopische dermatitis. Dit is een ziekte waar ongeveer een vijfde van de kinderen en 5 procent van de volwassenen wereldwijd aan lijdt.
Samenwerking en prototypes
Binnen het project worden bij de ontwikkeling van de materialen zowel potentiële eindgebruikers als ontwerpers betrokken. Dit heeft als voordeel dat de ontwikkeling van de materialen deels parallel kan lopen met de ontwikkeling van producten voor de eindgebruikers. "Wij streven naar brede acceptatie van levende materialen in alledaagse consumptieartikelen. Daarom is de samenwerking tussen biotechnologie en ontwerp onvermijdelijk. Ontwerp brengt al vroeg in het proces het perspectief van de gebruiker bij de ontwikkeling van levende materialen", vertelt TU Delft onderzoeker en een van de initiatiefnemers van het NextSkins project, Elvin Karana.
Onderdeel van het onderzoek- en ontwikkeltraject is de productie van prototypes, zowel in digitale als praktische vorm. Die worden ingezet om de voorstellen te bespreken met potentiële eindgebruikers, artsen en ontwikkelaars.
Uniek aan het project is ook dat het NextSkins team van Karana de productie en experimenten met de prototypes zal uitvoeren in het BioLab van de faculteit Industrieel Ontwerpen. Dat BioLab wordt in oktober (2022) op de TU Delft geopend en wordt een van de eerste ML-1 biolabs. Een lab waar de ontwerpmogelijkheden van levende organismen onderzocht kunnen worden. Denk daarbij aan duurzame materiaalalternatieven, unieke functies en ervaringen in alledaagse producten.
