Chip mit Blutgefäßen: Fortschritt für Organ-on-a-Chip-Forschung

Forschende der TU Wien und der Universität Keio (Japan) entwickelten nun eine Methode, um solche Blutgefäße präzise in Hydrogel-Materialien zu integrieren. Die Grundlage bildet eine spezielle Lasertechnologie, die ultrakurze Laserpulse im Femtosekunden-Bereich nutzt. Damit lassen sich mikroskopisch kleine Kanäle in dreidimensionaler Struktur in das Hydrogel einbringen. 

„Wir können auf diese Weise Kanäle herstellen, die nur hundert Mikrometer voneinander entfernt sind. Das ist essenziell, wenn man die natürliche Dichte von Blutgefäßen in bestimmten Organen replizieren möchte“, erklärt Prof. Aleksandr Ovsianikov von der TU Wien. 

Damit die so erzeugten Blutgefäße auch stabil bleiben, haben die Forschenden das verwendete Hydrogel optimiert. Ein zweistufiger thermischer Härtungsprozess sorgt dafür, dass das Material seine Struktur auch dann beibehält, wenn es von Zellen besiedelt wird. Alice Salvadori betont: „Wir wissen, dass Zellen ihre Umgebung verändern können. Das kann zu Verformungen führen, oder sogar zur Verstopfung von Blutgefäßen. Daher haben wir die Material-Präparation verbessert.“ 

Die neuen Gefäßstrukturen ermöglichen es, reale biologische Vorgänge auf dem Chip nachzustellen. So konnten die Endothelzellen, welche die Gefäße auskleiden, nachweislich auf Entzündungsreize reagieren – genauso wie im menschlichen Körper. 

Ein besonderer Erfolg war die Herstellung eines funktionalen Lebermodells. In Kooperation mit der Universität Keio entstand ein Leberläppchen mit einem kontrollierten 3D-Gefäßnetzwerk. 

„Durch den Aufbau mehrerer Schichten von Mikrogefäßen, die das gesamte Gewebevolumen durchziehen, konnten wir eine ausreichende Nährstoff- und Sauerstoffversorgung sicherstellen – was wiederum zu einer verbesserten Stoffwechselaktivität im Lebermodell führte. Wir glauben, dass diese Fortschritte uns einen Schritt näher an die Integration der Organ-on-a-Chip-Technologie in die präklinische Arzneimittelforschung bringen”, so Masafumi Watanabe von der Keio-Universität. 

Prof. Ryo Sudo ergänzt: „Ein wichtiger Durchbruch ist die Möglichkeit, winzige Gewebe auf einem Chip zu bauen, durch die Flüssigkeit fließen kann, ähnlich wie Blut im Körper.“ 

MEDICA.de; Quelle: Technischen Universität Wien