Daniel Aili och hans kollegor vid avdelningen Biofysik och bioteknik har tagit fram ett bläck som försiktigt kapslar in celler samtidigt som det är möjligt att printa. Forskarna är ett steg närmare visionen att skriva ut mänskliga organ i 3D-skrivare.
Nästan vad som helst kan skrivas ut i en 3D-skrivare, bara man får fram ett tillräckligt fint pulver eller ett bra bläck. Rymd- och flygindustrin skriver ut vissa reservdelar istället för att ha delarna på lager, höftkulor och delar av ben skrivs ut i biokompatibla material och kamerakåpor skrivs ut i hållbar och slagtålig plast, för att bara ta några exempel. Men 3D-skrivare kan även användas för biologiska material och för att försöka skriva ut exempelvis celler och vävnad, även om det ännu så länge bara sker i forskningslabben.
Daniel Aili, professor vid LiU, och hans kollegor utvecklade i våras en ny teknik för att skriva ut material som innehåller levande celler. De lyckades lösa en av de stora utmaningarna när det gäller att printa, eller skriva ut, levande material: de hittade en metod som ger ett bläck som går att printa, samtidigt som cellerna varsamt kapslas in så att de överlever den omilda behandlingen.Bläcket de utvecklat består bland annat av hyaluronansyra och syntetiska protein-liknande molekyler, så kallade peptider. Dessa binds ihop till ett vattenrikt nätverk, en hydrogel, som fungerar som ett stödmaterial för cellerna.
– Med hjälp av en fiffig kemi kan vi styra hur snabbt hydrogelen bildas, det vill säga när det övergår från flytande form till att bli en gel som kapslar in cellerna, säger Daniel Aili.
Forskarna har tagit fram ett modulärt system där olika komponenter kan kombineras, som legoklossar, för att skapa olika typer av hydrogeler. Hydrogelerna ger ett mekaniskt stöd åt cellerna och kapslar in dem, utan att de skadas, men kan också styra cellernas tillväxt och beteende. Ett system av olika peptider gör det också möjligt att koppla på olika funktioner, ett exempel bland många är ett enzym som stimulerar tillväxt av benmaterial.
– Vi är bland de första forskargrupper som kan förändra materialet både när det printas och i efterhand. Vi kan exempelvis tvärförnäta mer under processen för att staga upp materialet och även ändra de biokemiska förutsättningarna för cellerna. Vi kan också anpassa materialet till olika typer av celler, säger Daniel Aili.
Forskargruppen har hittills med gott resultat använt materialet med flera olika celltyper; leverceller, hjärtceller, nervceller och fibroblaster (en typ av bindvävscell).
– Bioprinting är en ny och spännande teknik för att tillverka vävnadslika tredimensionella strukturer av celler. Vårt biobläck har flera spännande egenskaper som ger nya möjligheter att komma närmare visionen att kunna skapa vävnad och organ i labbet. Vi vet att det idag finns ett mycket stort medicinskt behov av vävnad liksom av bättre och biologiskt relevanta modeller för framtagning av läkemedel, inte minst som ersättning för djurförsök. Utvecklingen går snabbt inom det här området just nu, konstaterar Daniel Aili.
Deras resultat publicerades i tidskriften Biofabrication i somras. Läs mer om Daniel Aili och hans kollegors forskning vid avdelningen Biofysik och bioteknik.
