3D-geprinte scaffolds lijken klinisch relevant

Promotie C.L. Kelder

Constructen (scaffolds) gemaakt van neergeslagen calciumfosfaatpasta en k-carrageenan, een uit zeewier verkregen materiaal dat lijkt op de glycosaminoglycanen in de extracellulaire matrix, zouden klinisch relevant kunnen zijn voor botweefseltechnieken. Daarnaast zou 1,25-dihydroxyvitamine D₃ (vitD₃) een biologisch additief kunnen zijn dat het osteo-inductief potentieel van het construct versterkt. Een nauwkeurige afstemming van de afgifte kan nodig zijn om de effectiviteit van vitD₃ te verhogen. Dat blijkt uit het promotieonderzoek van Cindy Kelder.

Allereerst onderzocht Kelder welke toediening van vitD₃ leidt tot een optimale osteogene differentiatie van menselijke stamcellen verkregen uit het vetweefsel. De resultaten suggereren dat het nabootsen van langdurige afgifte, door een dagelijkse toediening vitD₃, meer effect heeft dan de kortere toepassingen. De langdurige toediening leidde niet tot apoptose en stimuleerde de ALP-activiteit op dag 7 en 20. Ook beïnvloedde deze toepassing de genexpressie RUNX2, een belangrijke regulator voor osteogenese, en de genen die betrokken zijn bij het vitD₃-metabolisme, de vitD₃-receptor en het enzym CYP24a1.

Daarnaast toonde Kelder aan dat onder standaard celkweekcondities, de cellen van menselijke pijpbeenderen meer gedifferentieerd leken dan alveolaire botcellen. Pijpbeencellen hebben ook een sterker osteoclastogeen potentieel dan alveolaire botcellen. De locatie van het bot in het skelet zorgt dus voor specifieke verschillen tussen de cellen.

Voor het maken van scaffolds kan gebruikgemaakt worden van 3D-printing. Kelder ontwikkelde een methode om calciumfosfaat te 3D-printen met een biologisch bindmiddel dat de opname van biologische actieve componenten als chemische stimulans mogelijk maakt, een zogenoemde bio-inkt. De bio-inkt bestaat uit calciumfosfaatpasta en k-carrageenan. Onderzoek naar de klinische relevantie toonde aan dat het materiaal printbaar is, stijf genoeg is om voorzichtig vast te kunnen houden en geen nadelig effect heeft op de proliferantie van menselijke osteoblastachtige cellen, wanneer deze gekweekt worden in de nabijheid van de bio-inkt. Ook komt er bioactief vitD₃ vrij uit het materiaal.

Op 9 juli 2021 promoveerde Cindy L. Kelder aan de Vrije Universiteit Amsterdam op haar proefschrift ‘Towards 3D-printed bioactive calcium phosphate scaffolds for bone tissue engineering’. Promotoren waren prof. dr. D. Wismeijer en dr. A.D. Bakker. Copromotoren waren prof. dr. C.J. Kleverlaan en dr. ir. T.J. de Vries.

Meer lezen?
- ‘Onder de loep! C.L. Kelder’ van 5 oktober 2018