Nieuwe gel maakt weg vrij voor gepersonaliseerde implantaten van biomaterialen

Een nieuw soort gel of inkt kan de ontwikkeling van gepersonaliseerde implantaten van biomaterialen vooruit helpen. De gel wordt vloeibaar zodra deze onder druk door de spuitmond op de printkop van een 3D-printer wordt gedrukt. Zodra het materiaal de spuitmond verlaat, hardt de inkt echter in korte tijd weer uit.

Verschillende onderzoekers wereldwijd werken momenteel aan biomaterialen voor medische implantaten. Een belangrijke beperking bij deze ontwikkeling is de noodzaak voor iedere toepassing een nieuwe inkt te moeten ontwikkelen. “Indien iemand bijvoorbeeld een deel van een oog wil reproduceren, konden zij niet voortbouwen op het werk van mensen die een auriculaire prothese hebben ontworpen”, ligt Mark Tibbitt, hoogleraar Macromoleculaire Wetenschappen bij de Zwitsere universiteit ETH Zurich, uit.

Tandpastaprobleem

De grote uitdaging bij het creëren van deze gel wordt ook wel omschreven als het ’tandpastaprobleem’. Tandpasta mag niet te vast zijn, aangezien dit het te moeilijk zou maken de tandpasta door de opening van de tube te drukken. De pasta mag echter ook niet te vloeibaar zijn, aangezien deze anders direct van de tandenborstel druipt.

Bij 3D-printen bestaat een vergelijkbare uitdaging. De gel waarmee wordt geprint moet vloeibaar genoeg zijn om door de spuitmond van de printer gedrukt te worden. Vervolgens moet de inkt snel genoeg uitharden om te voorkomen dat het geprinte object zijn vorm verliest.

Combinatie van cellulosevezels en nanodeeltjes

De nieuwe inkt die het team van Tibbitt ontwikkelt biedt uitkomst. De gel bestaat uit cellulosevezels opgelost in water, gecombineerd met biologisch afbreekbare polymere nanodeeltjes. Indien geen druk wordt uitgeoefend hechten de vezels zich automatisch aan de deeltjes. De structuur die hierdoor ontstaat breekt indien druk wordt uitgeoefend door de spuitmond, wat het materiaal vloeibaar maakt. Zodra deze druk verdwijnt hard het materiaal in korte tijd weer uit.

De onderzoekers melden dat de inkt geen impact lijkt te hebben op levende cellen; tijdens testen bleken evenveel cellen in de gel te overleven als daarbuiten. Door hydrofobe stoffen toe te voegen aan de nanodeeltjes verwachten de onderzoekers hun nieuwe gel ook te kunnen inzetten om medicatie af te leveren in het menselijk lichaam.

Auteur: Wouter Hoeffnagel