Byggeklosser for organer

Forskere fra Harvard Universitetet har oppdaget en metode for å raskt tilvirke byggeklosser for å lage menneskelige organer.

Det er forskere fra Wyss Instituttet ved Harvard Universitet som har utviklet en ny  teknikk som de kaller SWIFT (sacrificial writing into functional tissue) for å 3d-printe store, vaskulariserte byggesteiner for menneskelige organer (OBBs – organ building blocks). Vaskularisering betyr at de er vaskulære, altså at det kan gå blod og annen væske gjennom dem.

For å demonstrere metoden har teamet laget hjertevev som smelter sammen og slår synkront over en 7-dagers periode. Dette muliggjør hurtig montering av perfusible pasient- og organspesifikke vev i terapeutisk skala. –Vår SWIFT-bioproduksjonsmetode er svært effektiv til å lage organspesifikke vev i skala fra OBB-er, som spenner fra aggregater av primærceller til stamcelle-avledede organoider, sier Jennifer Lewis, fra Wyss Instituttet. Formålet med dyrking av menneskelige organer er blant annet å redusere ventetid på transplantasjon ved å bruke additiv tilvirking.

I følge forskerne dør omtrent 20 mennesker i USA hver dag i vente på en organtransplantasjon. Mens det nå blir utført mer enn 30 000 transplantasjoner årlig, er det angivelig over 113 000 pasienter som for tiden er på ventelister for organer. For å løse denne organmangelen satser forskere på kunstig dyrkede menneskelige organer.

Å lage vev er et felt i rask utvikling. Fremskritt innen 3d-printing har ført til en boom i bruk av denne teknikken for å bygge levende vevskonstruksjoner i form av menneskelige organer. Organbyggesteiner sammensatt av pasientspesifikk-indusert pluripotente stamcelle-avledede organoider tilbyr en metode for å oppnå vev med den nødvendige celletetthet, mikroarkitektur og funksjon som er nødvendig for den spesifikke pasienten. SWIFT-teknikken er i så måte en metode for å fremskynde prosessen og rask produksjon samt vaskularitet fører også sjeldnere til celledød. –Dette er et helt nytt paradigme for vevsfabrikasjon, sa Mark Skylar-Scott, en av de andre forfatterne av studien.

Vev som er tilvirket uten SWIFT-printede kanaler fremviser celledød (rødt) i kjernene etter 12 timers kultur (venstre), mens vev med kanaler (høyre) har friske celler. Foto via Wyss Instituttet ved Harvard Universitet.

SWIFT er en to-trinns bioproduksjonsprosess som begynner med å sette sammen hundretusener av disse OBB-ene i levende matriser med høy celletetthet til en tett, levende matrise av OBB-er. Inneholdende omtrent 200 millioner celler per milliliter, må OBB-matriksene som brukes for SWIFT også utvise ønsket selvhelbredende, viskoplastisk oppførsel.

I det andre trinnet blir perfusible vaskulære kanaler innebygd i matrisen ved å skrive og fjerne en offerfarge (dvs. innebygd 3d-bioprinting). Det konstruerte vaskulære nettverket tillater oksygen og andre næringsstoffer å passere gjennom, og leverer disse viktige stoffene til celler.

–Danning av en tett matrise fra disse OBB-ene slår to fluer i en smekk: ikke bare oppnår den en høy celletetthet som tilsvarer menneskelige organer, men matrisens viskositet muliggjør også utskrift av et gjennomgripende nettverk av perfusible kanaler i den for å etterligne blodkar som støtter menneskelige organer, sier en av de andre forfatterne av studiet, Sébastien Uzel, Ph.D.

Hvordan lage et bankende hjerte

De cellulære aggregatene brukt i SWIFT-metoden er avledet fra voksne induserte pluripotente stamceller. Blandet med en skreddersydd ekstracellulær matrise (ECM) -løsning, lager aggregatet en levende matrise som komprimeres via sentrifugering.

Ved kalde temperaturer (0-4 ° C) har den tette matrisen konsistensen av majones. Myk nok til å manipulere uten å skade cellene. Matrisen er fremdeles tykk nok til å holde formen – det perfekte mediet for å tilby 3d-printing. I denne teknikken beveger en tynn dyse seg gjennom denne matrisen og avsetter en streng med gelatin «blekk» som skyver celler ut av veien uten å skade dem.

Oppvarmet til 37 ° C, stivner den kalde matrisen gradvis for å bli mer solid. Når temperaturen øker, smelter gelatinfargen og kan vaskes ut. Dette etterlater seg et nettverk av kanaler innebygd i vevskonstruksjonen som kan perfuseres med oksygenerte medier for å gi næring til cellene. Forskerne klarte å variere diameteren på kanalene fra 400 mikrometer til 1 millimeter. Den 3d-printede kanalen kan sømløst kobles for å danne et forgrenende vaskulært nettverk også i vevene.

Ved hjelp av SWIFT-metoden lagde forskerne dette miniatyrhjertet som så slo på egen hånd i en uke.

Les mer hos 3d-printing Industry

Her er selve studien: «Biomanufacturing of organ-specific tissues with high cellular density and embedded vascular channels» forfattet av Mark A. Skylar-Scott, Sebastien G. M. Uzel, Lucy L. Nam, John H. Ahrens, Ryan L. Truby, Sarita Damaraju, og Jennifer A. Lewis. Publisert i Science Advances (Vitenskapelige fremskritt).

Publisert av: 

Del denne artikkelen

Legg igjen en kommentar

Din e-postadresse vil ikke bli publisert. Obligatoriske felt er merket med *


Er 3d-printet kjøtt fremtiden?

Det israelske oppstartsforetaket innen 3d-printing, Redefine Meat, har samlet inn $ 6 millioner dollar i en finansieringsrunde for å fremme utviklingen av sin 3d-printer som lager alternativer til kjøtt.

Publisert av: 

Byggeklosser for organer

Forskere fra Harvard Universitetet har oppdaget en metode for å raskt tilvirke byggeklosser for å lage menneskelige organer.

Publisert av: 

Protech feirer nyinstallasjon

Protech installerer tre nye enheter på hovedkontoret i Stockholm. Det er en 3d-printer, en vaskestasjon og en sintringsstasjon fra Desktop Metal Studio System+.

Publisert av: 

3d-printing kan få foretak til å blomstre

Wohlers har identifisert 3d-printing som et verktøy for foretak som vil spare tid og penger. Blant annet for å lage jigger, verktøy og fiksturer. Jigger og fiksturer er hjelpeverktøy for mekanisk produksjon. Men for at 3d-teknikken skal vokse kreves en større forståelse for teknikkens muligheter blant foretakslederne.

Publisert av: 

GKN innvier millionfabrikk

GKN Aerospace får i oppdrag å tilvirke munnstykker til den nyeste bæreraketten Ariane 6. Produksjonen kommer til å finne sted i en splitter ny fabrikk som innvies i dag, 30. august.

Publisert av: 

Prøv den nye 3d-printede el-sykkelen

Nå kan du teste den første elektriske sykkelen med 3d-printet ramme i karbonfiber. Men da må du på messa Eurobike 2019 i Friedrichshafen i Tyskland 4-7. september.

Publisert av: 

Flere metallprintere til romfartsindustrien

Det nederlandske firmaet Additive Industries har annonsert at et ikke-navngitt Californiabasert romfartsselskap har gått til innkjøp av seks av deres  MetalFAB1 additive produksjonssystemer. For tiden har kunden allerede fire tilsvarende maskiner installert, og med den nye ordren vil de ha tilgjengelig ti slike maskiner av typen MetalFAB1.

Publisert av: 

Slik bruker Heineken 3d-printing

Heineken har dratt nytte av den additive tilvirkningsteknikken i sin produksjon. Det har ført til både tids- og kostnadsbesparelser, skriver Ultimaker på sitt nettsted.

Publisert av: 

Forskere 3d-printer magnetisk væske

Det lyktes et amerikansk forskerteam ved en feiltakelse å 3d-printe dråper med permanente magnetiske egenskaper. Fremskrittene åpner døren for en rekke bruksområder, både innen medisin og elektronikk.

Publisert av: 

Konferanse med metallfokus

Den 25–27. november arrangeres konferansen Metal Additive Manufacturing Conference 2019 i Ørebro i Sverige. Her skal besøkerne kunne ta til seg en masse kunnskap om additiv tilvirkning av metall.

Publisert av: 

Nærmere det 3d-printede hjertet

Millioner av mennesker verden over har behov for en hjertetransplantasjon. Nå har forskere i USA tatt neste skritt for å kunne 3d-printe et menneskehjerte i full størrelse.

Publisert av: