Nytt biobläck ger 3D-printade luftvägar
Kroniska lungsjukdomar är den tredje vanligaste dödsorsaken i världen och det finns ett stort behov av lungtransplantationer. Idag råder det brist på lungtransplantationer och ett alternativ i framtiden kunde vara att 3D-printa mänskliga lungor. Forskare i världen försöker därför ta fram ett biotekniskt framställt material som går att kombinera med celler.
Martina De Santis och Darcy Wagner, i forskargruppen Lungbioengineering och regeneration vid Lunds universitet, har kommit ett steg närmare. De har utvecklat ett biobläck för 3D-printing av mänsklig vävnad som innehåller celler. Biobläcket består av alginat, ett ämne från tång, och bindväv (extracellulär matrix).
Med biobläcket har forskarna tillverkat små rör som motsvarar små mänskliga luftvägar med två typer av celler. Med hjälp av stamceller från patienters luftvägar kunde de skriva ut de luftrören med flera lager av celler. Luftrören förblev öppna och det skedde även en tillväxt av olika stamceller som normalt finns i luftvägarna, vilket förenklar utskrift av vävnad som innehåller flera olika celltyper.
I en studie på möss främjade luftrören även tillväxt av blodkärl inne i luftrören. Nästa steg är att tranplantera lungvävnad till större djur, berättar Darcy Wagner, universitetslektor och docent i lungbioengineering och regeneration, huvudförfattare till studien.
–Det är svårt att transplantera väldigt små delar. För att kunna transplantera något till lungorna måste vi göra det i större djur som råttor eller kaniner så vi jobbar framåt med det, säger Darcy Wagner till MedTech Magazine.
Hon berättar att det finns stora utmaningar med att utveckla biobläck. Genom att kombinera alginat med bindväv kunde hon och hennes kollega övervinna flera av problemen.
–Det första problemet är att skriva ut något med vätska och ge det en tredimensionell form. Du behöver en tillräckligt tjockflytande vätska för att den ska behålla formen. Vätskan måste också stelna snabbt vid utskrift, vilket alginatet i vår blandning bidrar till.
Ett annan utmaning är att se till så att cellerna inte stressas när de skrivs ut och pressas igenom nålsögat i en skrivare.
–Vi kom fram till att vårt biobläck skyddar dessa celler vid utskriftsprocessen. Om du skriver ut ett större organ kan det ta ungefär sex timmar och då är risken större att cellerna klumpar ihop sig och proppar igen utskriftsnålen. I vår studie har vi visat att vi inte har något ihopklumpning av cellerna under upptill sex timmars tid, tack vare alginatet i biobläcket.
Forskarna har fokuserat på utskrift av lungvävnad men enligt Darcy Wagner är det möjligt att skriva ut vävnad till andra organ.
–Vi tror att vårt system kan fungera som en plattform för andra forskare som kan anpassa biobläcket till samtliga vävnads- eller organtyper.