iBook
Speciaal voor de iPad is een interactief iBook ontwikkeld met veel extra materiaal zoals interactieve infographics, video, tijdlijnen en nog veel meer.
NEMO Kennislink
De Twentse weefseltechnologen werken aan de ‘reparatie’ van allerlei elementen uit het menselijk lichaam die – bijvoorbeeld door kanker – zijn aangetast. Hun missie is om vervangend weefsel te maken dat niet van echt te onderscheiden is. Uiteindelijk zal deze tissue engineering tot volledige genezing leiden, zo hopen ze.
De centrale benadering in het Twentse onderzoek is om de te vervangen component eerst na te maken uit een poreuze, biodegradeerbare kunststof. In de materiaalporiën van deze ‘drager’ brengen ze dan cellen aan die – na implantatie – in het lichaam nieuw weefsel vormen. Terwijl dat weefsel zich ontwikkelt, wordt de kunststof langzaam afgebroken. Wat overblijft is een goed functionerende vervanger van het aangedane lichaamsdeel.
Promovendus Ferry Melchels heeft nu bij de onderzoeksgroep Polymeerchemie en Biomaterialen een belangrijke stap gezet in de vervaardiging van poreuze kunststofkopieën met precies dezelfde vorm als het defecte lichaamsdeel. Hij maakt daarbij gebruik van stereolithografie.
Kopieermachine
Stereolithografie is een techniek voor rapid prototyping waarbij met laserstralen een object opgebouwd wordt uit een oplossing van een lichtgevoelige kunststof. Waar het laserlicht de oplossing beschijnt, hardt de kunststof uit. Zo ontstaan laagje voor laagje tastbare objecten die tot dan toe alleen virtueel bestonden. Industrieel ontwerpers gebruiken stereolithografie al heel wat jaren om prototypes te maken van objecten die ze met hun computers hebben getekend.
Weefseltechnologen waren altijd bijzonder geïnteresseerd in de mogelijkheid om de stereolithograaf te gebruiken als een soort 3D-kopieermachine om er precies passende dragers mee te maken. Dat is een kwestie van een object scannen met een (micro-)CT scanner (een onderkaak, een hartklep, noem maar op) om die vervolgens – eventueel na ‘reparatie’ met de computer – in kunststof te repliceren. Cellen erin ‘zaaien’, weefsel laten groeien en implanteren: dat zou tot succes moeten leiden.
Helaas stonden de gebruikelijke kunststoffen voor stereolithografie deze toepassing altijd in de weg. Ze zijn namelijk niet bijzonder mensvriendelijk en al helemaal niet biodegradeerbaar. Ferry Melchels brengt daar nu verandering in, met een fotopolymeriseerbare én biodegradeerbare kunststof op basis van polymelkzuur (poly(D,L-lactide). In een artikel in het vaktijdschrift Biomaterials beschrijft Melchels samen met de Twentse hoogleraren Dirk Grijpma en Jan Feijen hoe polymelkzuur te maken is via een lichtgevoelige polymerisatie, waarbij goede biocompatibiliteit en biodegradatie behouden blijven.
Met de juiste uitgangsstoffen, een geschikte foto-iniator en biodegradeerbaar ethyllactaat als oplosmiddel slaagden de Twentenaren erin ‘biocompatibele stereolithografie’ te realiseren. De eigenschappen van het gevormde polymelkzuur zijn daarbij nauwkeurig in te stellen. Dat is van belang voor de toepassingsmogelijkheden – de mechanica van een bot is immers heel anders dan van een hartklep.
Alle tests doorstaan
Hoogleraar Dirk Grijpma vertelt dat het nieuwe materiaal prima te verwerken is met stereolithografie. De onderzoekers slaagden er al in om een complete muizenschedel te repliceren. Het materiaal heeft inmiddels ook alle tests die van belang zijn voor toepassing in tissue engineering glansrijk doorstaan.
Kleine poreuze blokjes van het nieuwe materiaal zijn ook al getest op de mogelijkheid van (bot)weefselgroei. Muizencellen bleken er prima aan te hechten en zich te vermenigvuldigen. De volgende stap is nu om met behulp van proeven met muizen te laten zien dat het nieuwe materiaal ook een in ‘levensechte’ biologische omgeving tot succesvolle toepassing van weefseltechnologie kan leiden.