3D bioprinting: welke filamenten nodig?

3D bioprinting: welke filamenten nodig?

Bij 3D bioprinting denken veel mensen al snel aan een science fiction film. Heeft het hoofdpersonage een nieuw hart nodig? Dan rolt het even later uit de 3D printer. In de echte wereld zijn we op dit moment echter nog lang niet zover. Toch zetten wetenschappers en 3D print experts grote stappen voorwaarts op het gebied van bioprinting.

De techniek is zelfs zó toegankelijk geworden, dat het in theorie mogelijk is om er als thuisgebruiker mee aan de slag te gaan. Niet zozeer om een nieuw hart te printen, maar wel om objecten te creëren die in theorie in het menselijk lichaam kunnen worden gebruikt. Maar hoe dat precies werkt en welke materialen je hiervoor zoal nodig hebt? We vertellen het je hieronder!

3D bioprinten: gekozen filament speelt cruciale rol

Op dit moment besteden 3D print enthousiastelingen nog nauwelijks aandacht aan bioprinting. Het is vooral een technologie voor geleerden in laboratoria, zo redeneren zij. Toch is de techniek laagdrempeliger dan het imago wellicht doet vermoeden. De moeilijkheid bij 3D bioprinting zit hem namelijk niet zozeer in het structuur of ontwerp, maar meer in het materiaal van het geprinte object.

Het object moet gemaakt zijn van een materiaal dat geschikt is om lange tijd in het menselijk lichaam te verblijven. Het moet de biologische regels van het menselijk lichaam respecteren en – afhankelijk van de plek in het lichaam waar het zich bevindt – over specifieke verwarmings- en afkoelingseigenschappen beschikken.

En dat zijn alleen nog maar de eisen die worden gesteld aan het meest simpele object. Complexe objecten zoals organen onderscheiden zich door uiterst ingewikkelde vasculaire structuren die op dit moment nog niet met 3D printers na te bootsen zijn. Kortom: binnen de 3D bioprinting zijn er nog uitdagingen genoeg, maar toch is er ook op dit moment al meer mogelijk dan je waarschijnlijk denkt.

Lees meer:
Wat is tegenwoordig mogelijk met 3D bioprinters?
Hoe werkt 3D bioprinten van de menselijke huid?
Nieuwe bioprinter ontketent revolutie in gezondheidszorg

Welke filamenten zijn er nodig voor 3D bioprinting?

Binnen de 3D bioprinting worden er momenteel een aantal filamenten gebruikt die naar verwachting ook in de komende jaren populair zullen blijven:

Bioink

Bioinks bestaan uit levende cellen die geschikt zijn voor het 3D printen van complexe weefselmodellen. Alleen specifieke medische 3D printers voldoen aan de eisen voor het werken met dit soort levende cellen.

Hydrogels

Hydrogels bestaan uit netwerken van hydrofiele polymeerketens die bij elkaar worden gehouden door verknopingen.

Polyethyleenglycol (PEG)

Polyethyleenglycol (PEG) is een polyether van etheenglycol met vele toepassingsmogelijkheden. Van medisch tot farmaceutisch en van cosmetisch tot hydrogels voor 3D printing.

Polycaprolacton (PCL)

Polycaprolacton (PCL) is een biologisch afbreekbaar polyester met een laag smeltpunt van rond de 60°C en een glastemperatuur van -60°C.

Alginaten

Alginaten zijn hydrofiele polymeren die gemaakt worden uit zeewier. Het belangrijkste bestanddeel is alginezuur, een polysacharide die veel voorkomt in de celwanden van bruine algen en door binding met water een viskeuze gom vormt.

Polyglycolzuur (PGA)

Polyglycolzuur (PGA) is een biologisch afbreekbaar thermoplastic polymeer en een alifatisch polyester. PGA wordt veel gebruikt voor het 3D printen van botverbindingen en ondersteuningsmaterialen voor het 3D printproces.

Lees meer:
Steeds meer nieuwe 3D bioprinting laboratoria in Europa
Hydrogels ook gebruikt voor 4D printing
Biologisch afbreekbare filamentsoorten in opkomst voor 3D printing

Conclusie: welke 3D bioprinter moet ik gebruiken?

Nu eenmaal duidelijk is welke filamentsoorten er nodig zijn voor 3D bioprinting, rijst de vraag welke 3D printers je hiervoor kunt gebruiken. Laten we maar met de deur in huis vallen: de meest 3D bioprinters van industriële kwaliteit zijn onbetaalbaar voor de gemiddelde consument. Ook op het gebied van zelfbouw zijn de uitdagingen van bioprinting op dit moment nog te groot.

Wel verwachten experts dat deze situatie al in de komende jaren zal veranderen. 3D bioprinting is een van de snelstgroeiende 3D printing segmenten en zo’n rappe groei vormt meestal een voorbode van gestage innovatie en prijsverlaging. Het is vooral dus nog een kwestie van even geduld hebben, voordat ook jij als hobbyist je eerste stappen kunt zetten op het gebied van 3D bioprinten.