Bloedvaten uit de printer

Ondanks allerlei oproepen van de overheid om toch vooral donor te worden, is er nog altijd een groot tekort aan donororganen. Wetenschappers zijn daarom al decennia lang op zoek naar methoden om kunstmatige organen te groeien in het laboratorium. Het maken van kunstmatige weefsels, zoals huid, hebben onderzoekers al redelijk onder de knie. Een veel lastigere klus is het maken van grote driedimensionale organen. Maar nu hebben wetenschappers uit Duitsland de eerste stap gezet om dit voor elkaar te krijgen.  

Het probleem bij het maken van grote organen in het lab, is dat zij om te overleven bloedvaten nodig hebben. Grotere bloedvaten vertakken zich in de organen in minuscule arteriën, venen en cappillairtjes, om ieder deel van het orgaan van voedingsstoffen en zuurstof te kunnen voorzien. Zonder de juiste stoffen gaan kunstmatige organen, hoe goed ook gemaakt, onherroepelijk dood.  

Wetenschappers van verschillende afdelingen van het Fraunhofer iinstituut in Duitsland hebben een aantal jaar geleden de krachten gebundeld om dit probleem op te lossen. Ze zagen de oplossing in het maken van kunstmatige bloedvaten. Voor grote aders was dit nog wel te doen, maar die kleine, soms nog geen millimeter grote capillairtjes waren een probleem. Uiteindelijk bracht een samenwerking met industrieel ontwerpers uitkomst en gebruikten ze een nieuwe technologie, 3D-printen, om de kleine bloedvaten te maken. Dit presenteren ze in oktober op een grote biotechnologie-beurs in Hannover.

3D-printen is een relatief nieuwe technologie waarbij een speciale printer ieder gewenst driedimensionaal object kan printen, uit een heleboel verschillende materialen, bijvoorbeeld plastic, en met zeer fijne details. Een soort pottenbakken, maar dan automatisch. Gebaseerd op een computer gegenereerd 3D-model legt de printer dunne laagjes materiaal over elkaar heen, en met UV-straling worden die laagjes aan elkaar “gecrosslinked”, gebakken als het ware. Dit kan al op vrij kleine schaal, maar voor capillairtjes moet het nóg kleiner. Daarvoor gebruikten de onderzoekers 2-foton-lasers, een techniek die hetzelfde doet als de UV-crosslinking van de laagjes, maar dan veel meer gelokaliseerd zodat slechts een paar moleculen aan elkaar gebonden worden. Hierdoor blijft het materiaal ook elastisch en buigbaar: precies wat je nodig hebt voor een bloedvat.

De onderzoekers hebben nu een apparaat ontwikkeld waarbij het 3D-printen geïntegreerd is met zo’n 2-foton-laser. In principe kunnen uit deze printer kant-en-klare bloedvaten uit rollen. Op dit moment zijn de onderzoekers nog wel bezig om het perfecte materiaal voor de printer te ontwikkelen. Ze denken aan een mix van synthetische polymeren en lichaamseigen biologische moleculen, die normaal in bloedvaten ook voorkomen. Zo hopen ze dat endotheel-cellen, die normaal de binnenwand van bloedvaten bekleden, hechten en een laagje vormen zodat het bloed optimaal vervoerd kan worden. Een belangrijke overweging is dat het materiaal ook weer niet té plakkerig moet worden, want dan zouden de bloedvaten verstopt raken.

Dat het nu bijna gelukt is om met een 3D-printer bloedvaten te maken schept een hoop nieuwe mogelijkheden voor het maken van kunstmatige organen in het lab. Misschien kan in de toekomst met deze technologie wel een heel orgaan “geprint” worden, met bloedvaten en wel. Zover is het jammer genoeg nog lang niet. De ontwikkelde techniek is wél de eerste stap richting het maken van synthetische bloedvaten, die gebruikt kunnen worden voor by-pass operaties. Een nieuwe taak voor de artsen dus: print jij even een nieuwe ader voor meneer de Vries?

Dit artikel verscheen in De Groene Amsterdammer voor Sciencepalooza