In een monumentale sprong voor de regeneratieve geneeskunde hebben onderzoekers van de Stanford University in de Verenigde Staten een baanbrekende methode ontwikkeld om ingewikkelde vasculaire netwerken te ontwerpen en 3D te printen. Deze innovatie, gepubliceerd in het tijdschrift Science, belooft een revolutie teweeg te brengen in de creatie van kunstmatige organen en het kritieke probleem van zuurstof- en nutriëntentoevoer binnen ontworpen weefsels aan te pakken.
Het algoritmische platform van het team kan vasculaire netwerken genereren met snelheden tot 230 keer sneller dan huidige methoden, waarbij stroompatronen en druk worden gesimuleerd. Deze technologie werd gebruikt om netwerken te ontwerpen in meer dan 200 anatomische en technische modellen. Het systeem creëert vasculaire structuren die het ontwerp van het menselijk lichaam nabootsen en zich met ongekende snelheid aanpassen aan verschillende weefselvormen.
“We zijn erin geslaagd het algoritme ongeveer 200 keer sneller te laten werken dan eerdere methoden en ons aan te passen aan complexe vormen, zoals organen”, zegt de hoofdauteur van de studie. De mogelijkheid om bio-geprinte weefsels op te schalen, is beperkt door het vermogen om bloedvaten te creëren. Het nieuwe algoritme maakt de creatie mogelijk van vasculaire bomen die de architectuur van vaten in echte organen getrouw nabootsen.
De implicaties van deze ontdekking zijn enorm. De mogelijkheid om snel vasculaire netwerken te ontwerpen en te printen, kan een grote hindernis in biofabricage overwinnen. Het kan ook leiden tot gepersonaliseerde behandelingen voor vaatziekten. Het team werkt ook aan het induceren van de natuurlijke groei van de fijnste haarvaten, die niet kunnen worden geprint, en het verbeteren van de precisie en snelheid van bio-printers.
Dit onderzoek is met name van belang voor pediatrische hartchirurgie, waar een ernstig tekort aan organen is. Deze technologie zou een bio-engineered en regeneratieve behandeling kunnen bieden, waarbij de fysica en prestaties van potentiële kunstmatige weefsels of organen worden gemodelleerd om ontwerpen te creëren die geschikt zijn voor biofabricage. Dit zou op een dag beschadigde of defecte weefsels kunnen vervangen.
Hoewel er nog uitdagingen zijn, zoals het integreren van meerdere celtypen en het bereiken van bloedperfusie door het weefsel, markeert deze innovatie een belangrijke stap in de richting van het creëren van functionele, 3D-geprinte organen. Dit zou het landschap van de geneeskunde kunnen transformeren en hoop kunnen bieden aan patiënten die orgaantransplantaties nodig hebben en aan mensen die aan vaatziekten lijden.