Harvard-onderzoekers 3D-printen een hart-op-een-chip

Onderzoekers van Harvard hebben nieuwe materialen ontwikkeld die hen in staat stellen om een hart-op-een-chip te 3D-printen, met geïntegreerde sensoren om zo het verzamelen van gegevens te vereenvoudigen.

Microphysiologische systemen of organen-op-chips, zijn ontstaan als een manier voor wetenschappers waarmee het effect dat medicijnen, cosmetica en ziekten kunnen hebben op het menselijk lichaam te bestuderen, zonder te testen op dieren. Het enige probleem tot nu toe is: de productie ervan en ophalen van gegevens daaruit is een kostbaar en tijdrovend proces. Nu hebben onderzoekers van Harvard nieuwe materialen ontwikkeld die hen in staat stellen om deze apparaten te 3D-printen, met inbegrip van de geïntegreerde sensoren om gemakkelijk gegevens ervan te verzamelen.

De organen-op-chips hebben ongeveer de grootte van een USB-stick en gebruiken levende menselijke cellen om de functie van organen zoals de longen, darmen, placenta en hart na te bootsen, evenals het emuleren en bestuderen van aandoeningen zoals hartziekten. Maar hoe veelbelovend de technologie ook is, het maken van de chips is een delicaat, ingewikkeld proces en er zijn microscopen en high-speed camera’s nodig om de gegevens te verzamelen.

“Onze aanpak was om deze twee problemen tegelijk aan te pakken via digitale productie,” zegt Travis Busbee. “Door nieuwe 3D-printbare inkten voor multimaterial 3D-printen te ontwikkelen, zijn we in staat om het fabricageproces te automatiseren en verhoogt het de complexiteit van de apparatuur.”

In totaal heeft het Harvard-team zes 3D-printbare materialen ontwikkeld die de structuur van menselijk hartweefsel kunnen repliceren, met zachte spanningssensoren daarbinnen ingebed.

De ingebouwde sensoren geven de onderzoekers de mogelijkheid om het weefsel te bestuderen in de tijd, in het bijzonder hoe hun contractiele spanning verandert, en hoe langdurige blootstelling aan giftige stoffen invloed kan hebben op de organen.