Wetenschappers maken botten met 3D-printer

Dankzij een nieuwe printervloeistof kan kunstmatig botweefsel worden geprint, om bijvoorbeeld beenbreuken te verhelpen. Het kunstmatige weefsel kan zelfs op de juiste plaats in het lichaam worden geprint.

Dankzij een nieuwe printervloeistof kan kunstmatig botweefsel worden geprint, om bijvoorbeeld beenbreuken te verhelpen. Het kunstmatige weefsel kan zelfs op de juiste plaats in het lichaam worden geprint.

Shutterstock

In de afgelopen tien jaar hebben wetenschappers enorme stappen gezet door bijvoorbeeld aderen, huid en hoornvliezen in een laboratorium te printen. Het printen van botweefsel was echter nogal een uitdaging, omdat botweefsel een mix is van levende cellen en dode mineralen.

Wetenschappers aan de University of New South Wales in Australië hebben nu een printervloeistof ontwikkeld waarmee botweefsel kan worden gemaakt.

Kunstmatig botweefsel wordt met een 3D-printer geprint in een oplossing die lijkt op de natuurlijke omstandigheden in het lichaam. In een laboratorium hebben wetenschappers bijvoorbeeld de structuur van het binnenoor geprint (inzet).

© UNSW

Het hoofdbestanddeel van de vloeistof is calciumfosfaat, dat ook onderdeel is van het minerale deel van natuurlijk botweefsel. De wetenschappers hebben hier stoffen aan toegevoegd die de vloeistof speciale eigenschappen geven.

Hardt uit bij lichaamstemperatuur

Bij kamertemperatuur is het een soort zachte pasta, maar bij 37 °C wordt het hard en ontstaan er sterke poreuze structuren. Omdat de vloeistof uithardt bij lichaamstemperatuur, kan deze direct in de patiënt worden geprint om bijvoorbeeld een breuk te herstellen of ontstoken botweefsel te vervangen.

Wetenschappers spuiten de printervloeistof in via een canule met een breedte van 0,2-0,8 mm. Als de vloeistof in aanraking komt met de oplossing van 37 °C (rood) met botcellen, dan wordt deze hard en ontstaat er een botstructuur.

© UNSW

Artsen kunnen beschadigd botweefsel maar op twee manieren behandelen.

Ze kunnen het bot op zijn plek houden met bijvoorbeeld schroeven, spalken of gips, en wachten tot het lichaam zelf botweefsel aanmaakt. Ze kunnen ook botweefsel aan een andere plek in het lichaam onttrekken en op de beschadigde plek aanbrengen.

De eerste optie duurt lang en de tweede optie heeft een beperking, doordat er namelijk maar kleine hoeveelheden kunnen worden getransplanteerd.

Cellen doen het goed in het kunstmatige weefsel

De wetenschappers hebben de nieuwe printervloeistof getest in oplossingen die overeenkomen met de omstandigheden in een menselijk lichaam en die levende botcellen (osteoblasten) bevat.

95% van de cellen die aan kunstmatig botweefsel worden toegevoegd, overleeft en gedraagt zich zoals in natuurlijk weefsel.

Het is bijvoorbeeld gelukt om botweefsel te printen voor het binnenoor. Uit onderzoeken bleek dat de osteoblasten die aan het kunstmatige botweefsel werden toegevoegd, voor het overgrote deel wisten te overleven en nieuw botweefsel aanmaakten.

Wetenschappers willen de technologie verder ontwikkelen en grotere structuren aanmaken, voordat ze direct in proefdieren gaan printen.