‘Human inks’ voor 3D-printen van menselijk weefsel
Het HU3DINKS-project brengt deskundige bedrijven samen voor de ontwikkeling van inkten op basis van menselijk weefsel
Proefdiervrije 3D-bioprinting
Biofabrication of 3D bioprinting is gericht op het maken van weefselconstructies voor tal van toepassingen, waaronder proefdiervrije tests, het screenen van medicijnen en regeneratieve geneeskunde. Een cruciaal aspect van de technologie is het gebruik van geschikte materialen om het 3D printen van levende cellen mogelijk te maken. Deze ‘bio-inkten’ moeten de cellen ondersteunen en in leven houden tijdens en na het printproces. Momenteel zijn de meeste bioinkten afgeleid van niet-menselijke materialen (op dierlijke basis, zoals collageen of gelatine). Het huidige IraSME-onderzoeksproject ‘Human bioinks for 3D printing’ (HU3DINKS) daarentegen wil dit veld vooruit helpen door op menselijk weefsel gebaseerde bioinkten te ontwikkelen voor meerdere 3D-bioprintingtechnologieën.
De meest gebruikte materialen in 3D bioprinten zijn nog steeds afgeleid van dierlijke bronnen zoals gelatine of collageen. Er is dus een grote behoefte aan proefdiervrije alternatieven, niet alleen om dierproeven te vervangen, maar ook om processen en omstandigheden in menselijk weefsel beter te benaderen. In dit verband zijn ook synthetische polymeren onderzocht, en hoewel verschillende van deze materialen veilig zijn voor gebruik in het menselijk lichaam, zijn deze synthetische opties een oversimplificatie van de complexe natuurlijke situatie in vivo en overbruggen ze niet volledig de kloof tussen de huidige in-vitrotests en diermodellen.
Het HU3DINKS-project heeft als doel deze beperkingen te overwinnen door de ontwikkeling van hoogwaardige biokoppelingen op basis van menselijk weefsel die geschikt zijn voor verschillende 3D-bioprintingtechnologieën, waaronder extrusieprinten en laserprinten met hoge resolutie. Hoewel er al commerciële, van menselijk weefsel afgeleide materialen op de markt zijn, blijven hun bioactiviteit en printprestaties ondermaats. Daarom richt het HU3DINKS consortium zich op het omzetten van commercieel beschikbare, van menselijk weefsel afgeleide materialen in bioinks, die op een eenvoudige manier geprint kunnen worden.
Toekomstige toepassingen van biofabrication zijn onder andere de regeneratie van menselijk weefsel en het ‘printen van organen’. “Hoewel er nog veel hordes moeten worden genomen om deze toepassingen om te zetten in klinische realiteit, biedt de bioprintingtechnologie al oplossingen op het gebied van proefdiervrije tests. Hier kunnen de ‘menselijke 3D-inkten’ een enorm verschil maken om bioprinting echt proefdiervrij te maken” zegt Jasper Van Hoorick, CEO van BIO INX.
Hierdoor kunnen geneesmiddelen of cosmetica worden getest op 3D-geprinte menselijke weefselmodellen, die een betere nabootsing vormen van inheemse 3D-weefsels in vergelijking met conventionele 2D-celkweektechnieken. Deze benadering is in lijn met het 3R-principe* van vermindering, vervanging en verfijning van dieren die voor wetenschappelijke doeleinden worden gebruikt.
Om dit doel te bereiken kan vooral bioprinting met hoge resolutie op basis van 2-foton polymerisatie (2PP) cruciaal zijn om het veld naar een hoger niveau te tillen, omdat het de enige technologie is die printen met subcellulaire resolutie mogelijk maakt, waardoor het mogelijk wordt om de gecompliceerde microcellulaire architectuur na te bootsen. Het is ook een van de weinige technologieën die het direct printen binnen microfluïdische chips mogelijk maakt, zodat eenvoudige medicijnscreening kan plaatsvinden. “De technologie heeft enorme vooruitgang geboekt op het gebied van prestaties, maar wordt nu voornamelijk beperkt door de afwezigheid van hoogwaardige biologische materialen. Het HU3DINKS-project kan een paradigmaverschuiving teweegbrengen in het veld door de menselijke cellulaire omgeving echt na te bootsen, zowel qua architectuur als qua samenstelling.” – (Markus Lunzer – materiaalspecialist bij UpNano)
Het project werd toegekend in het kader van het IraSME-initiatief (International Research Activities by Small and Medium Enterprises), dat grensoverschrijdende samenwerking tussen de deelnemende landen wil stimuleren. Het HU3DINKS consortium verenigt partners met een unieke complementaire expertise uit België (gefinancierd door VLAIO) en Oostenrijk (gefinancierd door FFG). THT Biomaterials (Wenen, Oostenrijk) zal bijdragen met hun unieke expertise over van menselijke placenta afgeleide materialen. BIO INX (Gent, België) is expert op het gebied van bio-inktontwikkeling voor verschillende printtechnologieën en is verantwoordelijk voor het omzetten van de van menselijke placenta afgeleide materialen van THT Biomaterials in gebruiksklare printbare formuleringen voor verschillende printtechnologieën. Het project wordt ook ondersteund door Morphomed (Wenen, Oostenrijk) en hun medische zijde technologie, en UpNano (Wenen, Oostenrijk), specialisten in de ontwikkeling van 2PP (bio) hoge resolutie bio 3D printtechnologieën. Daarnaast zal het Ludwig Boltzmann Instituut voor Traumatologie (het onderzoekscentrum in samenwerking met AUVA) verantwoordelijk zijn voor de biologische validatie van de nieuw ontwikkelde bioinks.
*3R richtlijn 2010/63/EU
Ben je op zoek naar meer informatie? Kijk dan eens op deze website.
