Die Forscher entwarfen das 3D-Biodruckmodell von anatomisch genauen Blutgefäßen und ebneten so den Weg für mögliche Fortschritte und neue Herz-Kreislauf-Medikamente.
Gefäßerkrankungen wie Aneurysmen und Blutgerinnsel in den Blutgefäßen machen 31% der weltweiten Todesfälle aus. Trotzdem ist der Fortschritt der Herz-Kreislauf-Medikamente haben sich in den letzten 20 Jahren verlangsamt. Da? In erster Linie mangelt es an Effizienz, mögliche Behandlungen in zugelassene Methoden umzuwandeln. Insbesondere aufgrund der Diskrepanz zwischen Studien, die außerhalb des Körpers und im Inneren stattfinden.
Neuere Forschungen zielen darauf ab, aktuelle Methoden umzugestalten, um diese Lücke zu minimieren und die Übertragbarkeit dieser Techniken zu verbessern, indem der 3D-Bioprinting auf die Gefäßmedizin ausgerichtet wird. Dieses interdisziplinäre und gemeinschaftliche Projekt wurde kürzlich in der Fachzeitschrift Advanced Healthcare Materials veröffentlicht.
3D-Druck „perfekter“ Blutgefäße
3D-Bioprinting ist eine fortschrittliche Fertigungstechnik, die in der Lage ist, Schicht für Schicht einzigartige gewebeförmige Konstrukte mit eingebetteten Zellen herzustellen, wodurch die Anordnung mit größerer Wahrscheinlichkeit die natürliche mehrzellige Zusammensetzung von Blutgefäßen widerspiegelt. Eine Reihe von Hydrogel-Bio-Tinten wurden eingeführt, um diese Strukturen zu entwerfen; es gibt jedoch eine Einschränkung bei den verfügbaren Bio-Tinten, die die Gefäßzusammensetzung von nativem Gewebe nachahmen können. Aktuellen Biotinten mangelt es an hoher Druckfähigkeit und sie können keine hohe Dichte an lebenden Zellen in komplexen 3D-Architekturen abscheiden, was den Prozess weniger effektiv macht.
Um diese Mängel zu beheben, hat Dr. Akhilesh Gaharwar und der Professor Abhishek Jaina Texas A&M hat eine neue nanotechnologische Bio-Tinte zum Drucken von anatomisch genauen, mehrzelligen Blutgefäßen in 3D entwickelt. Ihr Ansatz bietet eine verbesserte Echtzeitauflösung sowohl für die Makrostruktur als auch für die Mikrostruktur auf Gewebeebene.
Und das war mit den verfügbaren Bio-Tinten nicht möglich.
Eine erstaunliche Bio-Tinte
„Ein bemerkenswert einzigartiges Merkmal dieser nanotechnologisch hergestellten Biotinte ist, dass sie unabhängig von der Zelldichte eine hohe Druckfähigkeit aufweist. Sie hat die Fähigkeit, eingekapselte Zellen vor hohen Scherkräften im Biodruckprozess zu schützen“, sagt Gaharwar. „Überraschenderweise behalten die 3D-biogedruckten Zellen einen gesunden Phänotyp bei und bleiben fast einen Monat nach der Herstellung lebensfähig.“
Unter Ausnutzung dieser einzigartigen Eigenschaften wird die nanotechnologisch hergestellte Bio-Tinte in zylindrische 3D-Blutgefäße gedruckt, die aus lebenden Co-Kulturen von Endothelzellen und glatten Gefäßmuskelzellen bestehen. Dies wird den Forschern die Möglichkeit geben, Gefäßfunktionen und Krankheitsauswirkungen zu modellieren.
