< Terug naar vorige pagina

Project

Incorporatie van innovatieve polymeer gebaseerde 3D-scaffolds in tissue engeineering van skelet spieren

Ongeveer 40% van het menselijk lichaam bestaat uit skeletspierweefsel (Liu et al. 2018). Skeletspierweefsel kan fysiologisch regenereren bij een klein letsel. Bij grote letsels spreken we over ‘volumetric muscle loss’ (VML) en vindt er geen volledige regeneratie plaats. Vorming van littekenweefsel zorgt dan voor non-functionele spieren wat een negatieve impact heeft op de levenskwaliteit van de patiënt (Liu et al. 2018, Grasman et al. 2015). De huidige zorgstandaard voor VML is chirurgische overdracht van autoloog spierweefsel (bijv. Latissimus dorsi-spier, gracilis-spier) in combinatie met kinesitherapie. Deze procedure mislukt echter in 10% van de gevallen als gevolg van infectie of necrose van het overgedragen weefsel. Bovendien veroorzaakt de extractie van autoloog weefsel als zodanig een zekere afname van de morbiditeit van patiënten en is de ingreep niet bij elke patiënt mogelijk (Liu et al. 2018). Daarom is het nodig om biomimetische constructen te ontwikkelen voor skeletspierregeneratie (Grasman et al. 2015).

Het doel van dit joint-PhD project is het ontwikkelen van nieuwe 3D-geprinte polymeer constructen die toepasbaar zijn voor tissue engineering van skeletspieren. De skeletspier zal dus in vitro zo nauwkeurig mogelijk worden nagebootst, resulterend in een ‘bio-artificial muscle’ (BAM). De extracellulaire matrix (ECM) van het weefsel wordt nagebootst met behulp van polymeren die biocompatibel en biodegradeerbaar zijn. Deze polymeren moeten ook sterk genoeg zijn om de skeletspiercellen te ondersteunen en zacht genoeg om de cellen door de matrix te laten groeien. Volgens eerder onderzoek kunnen hydrogelen gesynthetiseerd worden met perfecte mechanische, biologische en chemische eigenschappen in de context van skeletspierregeneratie (Van Vlierberghe et al. 2011, Billiet et al. 2012). Bovendien kunnen scaffolds gemaakt worden van de hydrogelen met behulp van 3D-printing (Billiet et al. 2012). Dit draagt bij aan de mogelijke complexiteit van de BAM die nodig is voor toekomstige uitdagingen op het gebied van skeletspier.

Gedurende dit project zullen de polymeren worden gesynthetiseerd en gekarakteriseerd om aan de theoretisch vereiste kenmerken te voldoen. Vervolgens worden de polymeren 3D-geprint (direct of indirect) om de gewenste scaffold te bekomen. Na positieve materialistische en structurele evaluatie, zullen de hydrogelen in vitro worden getest op cel compatibiliteit met levend/dood kleuring en op functionele BAM-vorming met histologie, immunocytochemie, fluorescentiekleuring en confocale lichtmicroscopie. Een in vitro positief geëvalueerd materiaal kan in vivo worden getest door implantatie van de BAM in immunodeficiënte (NOD / SCID) muizen (Thorrez et al. 2008).

Op het gebied van skeletspierregeneratie moeten de volgende uitdagingen worden onderzocht.

• Gedetailleerde immaging van het fysiologische menselijke spierweefsel

• Pre-vascularisatie en pre-innervatie van de BAM

• Structureel georganiseerde BAM's met initiële sterkte

In vitro creatie van bot-pees-spierverbindingen

Dit PhD-project kadert binnen het Interreg-project 3D4Med dat tot doel heeft biologisch afbreekbare vormgeheugenmatrices te ontwikkelen die de structuur en activiteit van het biologische weefsel nabootsen. De complexe weefselstructuren worden gemaakt met behulp van 3D-printen, terwijl de activiteit van het weefsel wordt nagebootst met behulp van vormgeheugenpolymeren. Deze vormgeheugenpolymeren kunnen veranderen na een stimulus zoals temperatuur, pH en warmte (Raquez et al. 2011). Omdat 3D-printen de vorming van polymeermatrices met patiënt specifieke geometrie mogelijk maakt, opent de combinatie van vormgeheugenpolymeren en 3D-printen een breed perspectief om artificiële organen te ontwikkelen die met een minimale chirurgische procedure geïmplanteerd kunnen worden. Deze artificiële organen kunnen een oplossing bieden voor het tekort aan orgaandonoren en aan de mogelijkheid van immuun afstoting bij transplantatie.

Datum:1 sep 2019  →  Heden
Trefwoorden:Skeletal muscle, Regeneration
Disciplines:Regeneratieve geneeskunde niet elders geclassificeerd
Project type:PhD project