Onderzoekers verbonden aan de Binghamton University hebben een revolutionaire techniek ontwikkeld voor het creëren van kunstmatige vasculaire systemen binnen menselijke weefselconstructies. Deze ontwikkeling wordt beschouwd als een monumentale stap voorwaarts in het domein van de weefselmanipulatie, ofwel tissue engineering. De resultaten van dit cruciale werk werden in 2023 gepubliceerd en de studies werden uitgevoerd onder de auspiciën van het Thomas J. Watson College of Engineering and Applied Science.
Het onderzoeksteam, onder de bekwame leiding van Professor Ying Wang en Professor Yingge Zhou, stelde zich ten doel de inherente beperkingen in grootte en functionele capaciteit van gefabriceerde weefsels te overwinnen. Historisch gezien was een adequate bloedcirculatie de grootste struikelblok. Zonder een efficiënt circulatiesysteem ontstonden er steevast necrotische zones—gebieden waar cellen afstierven als gevolg van een acuut tekort aan zuurstof en essentiële voedingsstoffen. Dit gebrek aan effectieve vascularisatie belemmerde tot op heden de mogelijkheid om complexere en klinisch relevante weefselstructuren te ontwikkelen.
Om dit probleem te omzeilen, maakten de wetenschappers gebruik van geavanceerde nanotechnieken. Ze slaagden erin micro-buisjes te fabriceren binnen hydrogel-steigers, die dienen als dragermateriaal voor de cellen. De diameter van deze uiterst fijne buisjes ligt tussen de 1 en 10 micron. De productie vond plaats via elektrospinning, een proces waarbij de kern van de vezels vervolgens werd opgelost om functionele, holle kanalen te creëren.
Een extra verfijning betrof het gebruik van ultrasone trillingen om de micro-buisjes op de gewenste lengte te brengen, wat essentieel was voor een optimale verspreiding door het weefsel. Tests waarbij de beweging van fluorescerende microdeeltjes werd gemonitord, bevestigden dat deze methode leidde tot een significant verbeterde doorbloeding en een efficiëntere levering van zowel zuurstof als voedingsstoffen. Dit verhoogt de levensvatbaarheid van de geïmplanteerde cellen aanzienlijk.
Wang en Zhou benadrukken dat het vermogen om de afmetingen van deze buisjes nauwkeurig te beheersen, van fundamenteel belang is. Dit stelt hen in staat om de gecreëerde vasculaire netwerken aan te passen aan de specifieke eisen van verschillende weefseltypes. Deze doorbraak is bijzonder urgent, aangezien de behoefte aan robuuste vasculaire systemen in kunstmatig weefsel al lange tijd een van de grootste uitdagingen in de regeneratieve geneeskunde is. De nieuwe techniek biedt een concrete oplossing, waardoor de gefabriceerde weefsels een stap dichterbij komen bij het nabootsen van de complexiteit van echte organen. Dit heeft directe implicaties voor de ontwikkeling van betere modellen voor medicijntests en voor toekomstige regeneratieve therapieën.
De onderzoekers kijken verder dan de huidige toepassingen. Zij voorzien dat, zodra deze technologie volledig is geoptimaliseerd en opgeschaald, het mogelijk zal zijn om niet slechts één enkel orgaan te assembleren. De ultieme visie is de constructie van geïntegreerde, multi-orgaansystemen, volledig gebaseerd op menselijke cellen. Dit onderzoek toont aan hoe een gerichte focus op technische details, zoals het beheersen van de buisgrootte, kan leiden tot revolutionaire veranderingen in sectoren die onze gezondheid diepgaand beïnvloeden.
