Forscher züchten Zellen in "Papierorganen"
Lange bevor Wissenschaftler neue Medikamente an Tieren oder Menschen testen, untersuchen sie die Wirkung der Substanzen auf Zellen, die in Petrischalen wachsen. Eine 2D-Zellschicht ist jedoch ein schlechter Ersatz für die viel komplexere 3D-Struktur von Geweben in Organen. Jetzt haben Forscher, die in der ACS-Zeitschrift Nano Letters berichten, mit einem 3D-Drucker Papierorgane mit künstlichen Blutgefäßen hergestellt, die sie mit Zellen füllen können.
Im Körper werden Gewebe mit ähnlichen Funktionen in Organen wie Gehirn, Herz oder Magen zusammengefasst. Organe enthalten auch Stützzellen, darunter Nerven, Blutgefäße und Bindegewebe. Die 3D-Architektur eines Organs bietet den Zellen biologische, strukturelle und mechanische Unterstützung, die ihr Wachstum und ihre Reaktion auf äußere Reize, wie beispielsweise Medikamente, beeinflusst. Yu Shrike Zhang und Kollegen wollten sehen, ob sie 3D-Druck und Bakterienzellulose kombinieren können, um künstliche Organe zu unterstützen, die sie dann mit Zellen füllen können. Cellulose, ein Polysaccharid, das aus Pflanzen, Algen und einigen Bakterien hergestellt wird, ist ein kostengünstiges Material zur Papierherstellung.
Um ein Brusttumormodell zu erstellen, druckten die Forscher 3D Vaseline-Gel-Paraffin-Tinte in ein bakterielles Cellulosehydrogel. Dann trockneten sie das Hydrogel an der Luft, so dass es porös und papierartig wurde. Als sie die Tinte erwärmten, verflüssigte sie sich und war leicht zu entfernen, so dass hohle Mikrokanäle zurückblieben. Das Team benetzte das Papier-"Organ" und fügte Endothelzellen - die Zellart, die Blutgefäße auskleidet - zu den Mikrokanälen hinzu. Dazu kamen Brustkrebszellen zum Rest der Struktur. Getrocknete Papierorgane können über einen längeren Zeitraum gelagert und dann rehydriert werden, um kostengünstige Gewebemodelle zu erstellen, die für das Wirkstoffscreening und die personalisierte Medizin nützlich sein könnten, sagen die Forscher.
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