Een pleister voor het hart
Een 3D-printer die van biologisch afbreekbaar materiaal zulke kleine vezels maakt, dat onderzoekers daarmee pleisters kunnen maken om het hart te repareren. Daaraan werkt mechanisch ingenieur Miguel Dias Castilho.
Miguel werkt als onderzoeker van het UMC Utrecht bij Regenerative Medicine Utrecht (RMU). De onderzoekers van RMU werken aan nieuwe therapieën om ons lichaam te helpen herstellen, bijvoorbeeld na een verwonding, veroudering of een ziekte zoals kanker. Nu is het lichaam voor weefselherstel afhankelijk van transplantatie of een kunstmatige vervanging. Onderzoekers van RMU werken aan oplossingen voor weefselregeneratie. Dat doen ze onder andere door structuren te printen van lichaamseigen materiaal, die lijken op weefsels van het menselijk lichaam. Mechanisch ingenieur Miguel Dias Castilho ontwikkelt de 3d-printers om dit te doen.
Printers op maat
Miguel: “Die printers hebben andere criteria dan gewone 3D-printers: ze werken niet met plastic polymeren, maar met biologisch materiaal.” Miguel probeert de technologie achter de 3d-printers zo aan te passen dat ze een polymeer, een soort draad van één soort stof, kunnen printen op een zo klein mogelijke schaal. Daarmee kunnen ze structuren ‘bouwen’ van biologisch afbreekbaar materiaal, die weefsels nabootsen. “Onze printers zijn in staat om polymeren te printen ter grootte van 1 tot 10 micrometer, net zo dik als een haar. Maar we willen nog kleiner: naar nanometers. We zijn halverwege dat proces.”
Biologische pleister
Dat die draadjes dun moeten zijn, heeft een duidelijke reden. Miguel: “Het is gelukt om met die draadjes een patch te maken die we op het hart kunnen plaatsen als een biologische pleister. Het bindweefsel fungeert als een soort steigerwerk, waarop hartspiercellen kunnen groeien in een bepaalde vorm. Uiteindelijk kan het weefsel zo herstellen en haar functie weer terugkrijgen.” Maar omdat die pleister zijn werk moet doen in een veeleisende omgeving, moet hij zo goed mogelijk lijken op hartweefsel, zegt Miguel. “Het hart beweegt altijd. Onze patch moest daarom niet te zacht zijn, maar ook niet te stijf. En wat blijkt: hoe dunner de collageenvezels, hoe beter de patch zijn werk doet.”
Bruggen bouwen
Het duurt nog even voordat de biologische pleister kan worden ingezet in de kliniek. “We hebben voorbereidende experimenten bij dieren gedaan, waarmee we de eigenschappen van de patch konden testen. Dat was veelbelovend. We plannen nu langere dierexperimenten.” Het is nog een grote stap om de patch bij patiënten te testen. “Daarvoor moet eerst de veiligheid uitgebreid worden getest, en moet hij worden goedgekeurd door regelgevende instanties. Dat kost tijd.” Toch is de klinische toepasbaarheid van zijn onderzoek voor Miguel een grote motivatie, ook voor zijn onderwijstaken. “Het huwelijk tussen ingenieurswetenschappen en de medische wereld fascineert me. Ik profiteer van de expertise van mijn medische collega’s en zij van mijn technische kennis. Zo help ik met het bouwen van bruggen tussen die twee werelden.”