Brandslachtoffers krijgen straks nieuwe oren en neuzen uit de printer. Het VUmc werkt volop aan deze veelbelovende reconstructies.
Kraakbeen en siliconen
Verbranding van het aangezicht kan een ernstige verminking geven. Voor reconstructie van een nieuwe neus of nieuw oor is lichaamseigen kraakbeen nodig. Maar dat is beperkt beschikbaar en lastig in de juiste vorm te krijgen.
Dossier: het krioelende leven in ons lichaam
Onze darmmicroben en hun invloed op lichaam en geest staan volop in de belangstelling. Wat is de laatste wetenschappelijke stand van zaken?
Daarom krijgt de patiënt als alternatief veelal een uitwendige prothese van siliconen. “Maar die verkleurt, kan verzakken en moet op tijd worden vervangen. Het blijft een rubber ding dat tegen je hoofd aandrukt,” zegt arts-onderzoeker Ernst Jan Bos van het VUmc.
Elegantere oplossing
Bos heeft een elegantere oplossing: een nieuw oor uit een 3D-bioprinter op basis van restjes kraakbeen en vetstamcellen. Dit geavanceerde, dure apparaat kon worden aangeschaft dankzij crowdfunding en een gift van 3M. Zijn project wordt betaald door de Nederlandse Brandwonden Stichting.
“Voor een oor is de 3D-printer ideaal,”
zegt de promovendus.“Want kraakbeen is een relatief eenvoudig weefsel, zonder bloedvaten of andere ingewikkelde structuren. Printen van een complex orgaan als een nier of lever is nog niet haalbaar.” “We maken een mal van biologisch afbreekbaar materiaal op basis van een scan van het andere oor of uit het stukje oor dat er nog zit. Bij mensen zonder oren is een reconstructie te maken die past bij het gelaat.”
Bos gebruikt materialen die zijn goedgekeurd voor gebruik in mensen. Niet zomaar alle materialen mogen namelijk worden geïmplanteerd bij een patiënt. De voorgevormde mal wordt gevuld met een gel met daarin vetstamcellen geïsoleerd uit de buikwand en stukjes kraakbeen. In het lab is achterhaald hoe die combinatie kan worden aangezet tot vorming van kraakbeenweefsel.
Dat weefsel wordt vervolgens samen met de mal door de printer laagje voor laagje op elkaar gemetseld tot een volledige oorschelp ontstaat. Het nieuwe oor kan ten slotte met een lapje huid uit de gezichtsomgeving worden bevestigd aan het hoofd, waarna de kunststof oplost en alleen het kraakbeen overblijft.
Beperkingen
Veel onderzoek focust zich op het kweken van kraakbeen en het vinden van de geschiktste afbreekbare bioplastics voor de mal. Maar het ontwerp van die 3D-print is net zo’n grote bottleneck, aldus Bos.
“Het technische aspect wordt onderschat, maar een printer heeft nogal wat beperkingen. Zo moeten verschillende materialen door elkaar worden gebruikt en elk van die materialen vereist een andere printtechniek. En je moet weten welke krachten er precies op het kunstoor kunnen drukken. Hiervoor werken we samen met collega’s van de TU Delft en het 3D innovatielab van het VUmc.”
Maar wanneer een nieuw oor uit de printer haalbaar is en chirurgische bevestiging geen problemen geeft, is het nog lang niet op de markt. Bos: “Eerst moeten we weten of het financieel haalbaar is, hoe snel die mal oplost en hoeveel operaties nodig zijn. Daarnaast is goedkeuring van elke wetenschappelijke innovatie een lang traject. Zo kan het net als bij nieuwe medicijnen gerust tien jaar duren voordat die op de markt zijn.”
Neus, bot en bloedvaten
Vooralsnog concentreren de onderzoekers zich op oren,omdat die een persoonlijke vorm hebben, die voor iedereen anders is, zegt Bos. Maar dezelfde technologie kan ook voor de neus worden gebruikt. Die vorm is relatief makkelijker; twee neusvleugels en een tussenschot. “Maar de inwendige anatomie is complexer dan het oor en er zijn veel factoren buiten het geprinte deel die het eindresultaat bepalen.”
Behalve kraakbeen is ook bot te maken met een bioprinter. Hiervoor is wel een aanpassing nodig, omdat in bot ook bloedvaten geprint moeten worden. “Voor bot is hard materiaal nodig, zoals keramiek. Maar keramiek moet eerst worden afgebakken en daar kunnen kwetsbare bloedvaten niet tegen. Dus zul je die later moeten aanbrengen in het vooraf geprinte botweefsel. Geprint bot kan bijvoorbeeld worden gebruikt bij vervanging van een kaakbeen.”
Altijd op de hoogte blijven van het laatste wetenschapsnieuws? Meld je nu aan voor de New Scientist nieuwsbrief.
Lees ook: