Kombination von Bioprinting-Techniken zur Herstellung funktioneller Blutgefäße

Forscher*innen der UMC Utrecht ist es zum ersten Mal gelungen, das volumetrische Bioprinting mit dem Schmelzelektrodruck zu kombinieren. Dies kombiniert die Geschwindigkeit und Zellfreundlichkeit des volumetrischen Druckens mit der strukturellen Stärke, die für die Schaffung funktioneller Blutgefäße erforderlich ist.

Schmelzelektrodruck, ein Präzisionsverfahren des 3D-Drucks, bietet ausgezeichnete mechanische Beständigkeit. Doch das direkte Drucken von Zellen in den Gerüsten ist aufgrund der hohen Temperaturen unmöglich. Hier kommt volumetrisches Bioprinting ins Spiel, um zellbeladene Gele in die Gerüste einzubringen.

Der Prozess beginnt mit der Erstellung eines zylindrischen Gerüsts durch Schmelzelektrodruck. Danach taucht man das Gerüst in ein lichtempfindliches Gel und positioniert es im volumetrischen Bioprinter. Der Laser des Druckers verfestigt das Gel selektiv.

“Um die Genauigkeit zu gewährleisten, haben wir das Gerüst akribisch in der Mitte des Fläschchens positioniert”, erklärt Größbacher. “Jede Abweichung von der Mitte würde zu einem versetzten volumetrischen Druck führen. Es gelang uns jedoch, eine perfekte Ausrichtung zu erreichen, indem wir das Gerüst auf einen speziell für das Fläschchen entwickelten Dorn druckten”, sagt Gabriël Größbacher, Erstautor der Studie.

Das Team führte Experimente mit verschiedenen Gerüstdicken durch und untersuchte verschiedene Positionen für die bioprinted Gele. Zwei unterschiedlich markierte Stammzellen wurden verwendet, um einen Prototyp eines Blutgefäßes zu bioprinten.

Darüber hinaus konzipierten die Forschenden biologisch gedruckte Gefäße mit Seitenlöchern, um Durchlässigkeit zu ermöglichen. Sie produzierten auch komplexere Strukturen, einschließlich gegabelter Gefäße und Gefäße mit funktionsfähigen Venenklappen.

Größbacher erklärte: “Diese Studie diente als Beweis für das Prinzip. Unser nächstes Ziel ist es, die Stammzellen durch funktionelle Zellen zu ersetzen, die ein echtes Blutgefäß bilden, einschließlich der Einbeziehung von Muskelzellen und faserigem Gewebe, das die Epithelzellen umgibt. Unser derzeitiges Ziel ist es, ein voll funktionsfähiges Blutgefäß zu bioprinten.