Biopen print met stamcellen-inkt voor kraakbeenherstel

Australische chirurgen hebben een ‘Biopen’ ontwikkeld, waarmee mogelijk in de toekomst licht beschadigd kraakbeen kan worden hersteld. Met deze mobiele bioprinter kan dan wellicht tijdens een operatie direct op een kraakbeendefect een gel aangebracht worden die voorlopercellen voor kraakbeencellen bevat. Het zou dan moeten kunnen dat deze vetweefsel-afgeleide stamcellen zich ontwikkelen tot kraakbeencellen, die op den duur weer kraakbeen zouden moeten gaan produceren.

Er is nog een lange weg te gaan, maar de vooralsnog baanbrekende bevindingen van het team met het prototype van deze Biopen zijn gepubliceerd in de wetenschappelijke uitgave Biofabrication (zie onder voor bronvermelding).

Hydrogel

De “inkt” van de Biopen is een mix van vetweefsel-afgeleide stamcellen en een beschermende hydrogel, die gemaakt is van Hyaluronzuurpolymeren of polymeren van varkensgelatine. Dit beschermt de stamcellen in de Biopen, maar ook tijdens het proces van “printen” (spuiten) omdat de gel dan door een opening van 1 mm breed geperst wordt. Direct na het printen wordt door middel van UV-licht de gel harder gemaakt. Ook na het printen vormt de gel een omgeving waarin de stamcellen goed kunnen overleven. De hydrogel zou daarna vanzelf in het lichaam moeten kunnen oplossen, al was dit onderzoek nog in een in vitro laboratoriumomgeving uitgevoerd.

Uit de laboratoriumtesten is gebleken dat 97 procent van de geprinte stamcellen na een week nog in leven was. Voor een dergelijke test met stamcellen is dit een heel hoge score, zeker gezien de UV-belichting direct na het printen. De overleving op de langere termijn en ook de mate waarin deze stamcellen daadwerkelijk zullen ontwikkelen tot kraakbeen-producerende kraakbeencellen is nog niet onderzocht. Als alles meezit zullen deze stamcellen op den duur mogelijk daadwerkelijk in staat zijn om kraakbeenproductie mogelijk te maken waar dat nodig is.

Toepassingsmogelijkheden

Zoals altijd met stamceltherapie bij artrose, is deze nieuwe aanpak uitsluitend gericht op kleine defecten in het kraakbeen. Het is nog niet mogelijk om echt stevig hyaline kraakbeen te maken uit stamcellen. Tot nu toe betreft het steeds zgn. fibreus kraakbeen, wat betekent dat dit een soort littekenweefsel is dat gemakkelijk weer afbrokkelt. Voor een klein defect is dit voldoende om een gewrichtsvervangende operatie uit te stellen en om verdere schade aan het kraakbeen tegen te gaan, maar bij een verheen versleten gewricht biedt stamceltherapie nog geen serieuze mogelijkheden.
Lees meer over stamceltherapie bij artrose.

Voordelen van de Biopen

Volgens de ontwikkelaars zou deze Biopen een aantal voordelen ten opzichte van de bestaande bioprinters kunnen hebben wanneer deze in de operatiekamer zou worden toegepast.

Het is bijvoorbeeld mogelijk om direct in de operatiekamer met de Biopen een bepaalde vorm te maken en er zo voor te zorgen dat het nieuwe weefsel de gewenste structuur heeft. Met de meeste bestaande bioprinters moet het weefsel van tevoren in zijn geheel worden geprint, waarbij geen rekening kan worden gehouden met eventuele wijzigingen die er nog in het gewricht optreden voordat het geprinte weefsel wordt aangebracht. Zo moet er vaak een deel van het bestaande weefsel worden verwijderd om het nieuwe weefsel te laten hechten. Hierdoor ontstaan kleine veranderingen in de structuur van het onderliggende weefsel, wat mogelijk consequenties heeft voor de aanhechting van het geprinte weefsel.
Omdat het nieuwe apparaatje een pen betreft, kan de hand van de chirurg er daarnaast zeer behendige handelingen mee uitvoeren, bijvoorbeeld als er achter half losse stukjes bestaand weefsel een beschadiging moet worden hersteld.
Tenslotte moet in operatiekamers alles steriel zijn. Zo’n klein apparaatje als de Biopen is relatief gemakkelijk te vervoeren en steriel te houden. Ook is de Biopen goedkoper te vervaardigen dan de meeste bestaande bioprinters.

Bron

O’Connell, C.D. et al. (2016) Development of the Biopen: a handheld device for surgical printing of adipose stem cells at a chondral wound site. Biofabrication 8;015019.
Dit artikel is op te vragen bij de redactie.

Deel dit bericht

TweetDeel via e-mail

Blijf gratis op de hoogte

Tip: blijf gratis op de hoogte van het laatste artrose nieuws. Meld u aan!

Let op: het noemen van merknamen in uw reacties is niet toegestaan. Doet u dit toch, dan wordt uw reactie direct verwijderd.