Forscher züchtet künstliche Blutgefäße – mit einer Zuckerwattemaschine
Zuckerwatte ist nicht nur süß und klebrig, sondern inspiriert die biomedizinische Forschung. Denn mit verklebten Fäden aus der Zuckerwattemaschine lassen sich künstliche Blutgefäße einfach züchten.
- Helga Hansen
Zucker, eine Zuckerwattemaschine und Gelatine – selbst in der biomedizinischen Forschung sind die einfachen Materialien manchmal die besten. Der kreative Umgang mit einer günstigen Zuckerwattemaschine könnte das Züchten künstlicher Organe deutlich vereinfachen. Statt klebriger Zuckerwolken ziehen Wissenschaftler darin feine dreidimensionale Geflechte für Blutgefäße, die bisher schwer herzustellen sind.
(Bild: Bellan Lab / Vanderbilt)
Leon Bellan von der Vanderbilt University arbeitet bereits seit seiner Promotion mit einer Zuckerwattemaschine. Sie zieht Fäden mit einem Zehnteldurchmesser von Haaren, was der Größe von Gefäßen entspricht. Allerdings nutzt Bellan inzwischen das Polymer PNIPAM (Poly (N-isopropylacrylamid)) für die Geflechte. Es wird mit einem körperwarmen Gemisch aus Gelatine und den zu züchtenden, menschlichen Zellen übergossen. Die Gefäße bleiben beim Gelieren erhalten. Anschließend wird der Gelatine-Zellklumpen auf Raumtemperatur abgekühlt, wobei das Polymer sich auflöst. In die Gefäße kann nun eine Nährstofflösung für die Zellen fließen.
Die entstandenen Gefäße haben Durchmesser von 2 bis 55 Mikrometer. Mit durchschnittlich 35 Mikrometern sind sie deutlich dünner und komplexer vernetzt als die Strukturen, die bei ähnlichen Ansätzen enstehen. Nach einer Woche waren 90 Prozent der eingeschlossenen Zellen noch am Leben und funktionstüchtig.
Problem-Gefäße
Bei der Herstellung von künstlichen Organen sind Blutgefäße derzeit ein Problem, da tierische Zellen sie nicht zuverlässig selbst bilden. Um alle Zellen eines Experiments mit Nährstoffen zu versorgen, werden diese meist nur zweidimensional verteilt. Für die Arbeit mit dreidimensionalen Zellanhäufungen sind Gefäße nötig, um auch die innen liegenden Zellen zu ernähren. Mit den Gelatineblöcken aus der Zuckerwattemaschine wird dies nun einfacher – und günstig sind sie auch noch.
- Abstract des Papers: Lee, J. B., Wang, X., Faley, S., Baer, B., Balikov, D. A., Sung, H.-J. and Bellan, L. M. (2016): Development of 3D Microvascular Networks Within Gelatin Hydrogels Using Thermoresponsive Sacrificial Microfibers. Advanced Healthcare Materials.
(hch)
