Voorbeeld van het 3D-geprinte weefsel.

Dankzij versterkend weefsel uit de 3D-printer wordt de vervanging van kraakbeen in gewrichten eindelijk praktisch haalbaar. Dat beloven Utrechtse onderzoekers in een publicatie in Nature Communications.

Het idee is dan dat je menselijke kraakbeencellen (chondrocyten) uitzaait in een hydrogel met de juiste afmetingen, in de hoop dat ze geleidelijk die hydrogel vervangen. Tot nu toe lukt dat alleen met kleine stukjes; om grotere gewrichtsbeschadigingen te herstellen zijn de beschikbare hydrogels veel te slap.

Onder leiding van de Utrechtse hoofddocent Jos Malda en de in Australië werkzame Duitser Dietmar Hutmacher probeert men nu die hydrogel te versterken met een poreuze weefselstructuur van polycaprolacton (PCL, fabrikaat Purac/Corbion).

Die structuur wordt opgebouwd met een eerder door Hutmacher c.s. ontwikkelde 3D-printer. Die werkt op basis van electrospinning, een technologie die gewoonlijk dient om kunststoffen te verspinnen tot textielvezels. Hiermee kun je vezels genereren met een minimale dikte van zo’n 5 micrometer, een factor 20 dunner dan wat er komt uit een klassieke 3D-printer met een extruder als printkop.

In dit geval leg je de vezels kruiselings over elkaar heen met een flinke tussenruimte, zodat je een constructie krijgt die voor 93 tot 98 % uit lucht bestaat. Die lucht vul je vervolgens op met je hydrogel, in dit geval een mengsel van gelatine en methacrylamide (GelMA) dat je ter plekke crosslinkt.

De eerste proeven wijzen uit dat je zo een materiaal krijgt dat qua stijfheid vergelijkbaar is met echt kraakbeen. Die stijfheid kun je nog een beetje instellen door de afstand tussen de geprinte vezels te veranderen. Kraakbeencellen lijken er bovendien goed in te gedijen, en je merkt zelfs dat hun genetische expressie gaat reageren op mechanische belasting van het materiaal.

En anders dan de hydrogel doet het PCL-weefsel er wel een paar jaar over om te degraderen, zodat de kraakbeencellen ruimschoots de tijd krijgen om uit te groeien en te rijpen.

bron: UU