Harnessing melt electrowriting for tissue engineering: enhancing scaffold design and functionality

Melt Electrowriting om menselijk weefsel te 3D-printen

Met biofabricatie kunnen artsen in de toekomst mogelijk nieuw weefsel voor een patient 3D-printen, bijvoorbeeld wanneer een verwonding zo groot of complex is dat het lichaam het zelf niet goed meer kan helen. In zijn proefschrift richtte Piotr Zielinski zich op het gebruik van Melt Electrowriting (MEW), een geavanceerde 3D-printtechniek, om bio-instructieve scaffolds voor weefsel-engineering te ontwikkelen. 

Om deze innovatieve scaffolds te ontwikkelen verbeterde hij eerst systematisch het scaffoldontwerp, de -fabricage en -functionaliteit. Zielinski ontwikkelde een Finite Element Analysis-model om de mechanische eigenschappen van scaffolds te voorspellen en om zichtbaar te maken hoe printparameters de kristalliniteit en mechanische prestaties van vezels beïnvloeden. Met deze systematische verbetering en het model, was Zielinski in staat om gradient scaffolds te fabriceren, waarbij verschillende zones naadloos in elkaar over lopen. In de aanwezigheid van cellen zijn deze gradient scaffolds vervolgens mechanisch gestimuleerd, om zo het natuurlijk weefselgedrag na te bootsen, wat tot een verandering van cellulaire uitlijning en eiwitexpressie heeft geleid. Daarnaast verbeterde Zielinski de materiaaleigenschappen van de scaffolds door integratie van poly(melkzuur-co-glycolzuur) (PLGA)-deeltjes in polycaprolacton (PCL)-scaffolds. Naast een verbetering van de mechanische stabiliteit bieden nanodeeltjes ook de mogelijkheid om medicijnafgifte te introduceren. 

Deze innovaties breiden de kennis over MEW uit en bieden schaalbare oplossingen voor toepassingen in weefsel-engineering. Door geavanceerde scaffold-ontwerpen te onderzoeken en fabricagetechnieken te verbeteren, bieden de bevindingen een basis voor toekomstige ontwikkelingen, zoals aanpasbare materialen en nauwkeurigere replicatie van natuurlijke weefselomgevingen. Deze prestaties markeren een belangrijke stap voorwaarts in de regeneratieve geneeskunde, bieden veelzijdige oplossingen voor het herstellen van complexe weefselbeschadigingen en maken de weg vrij voor verbeterde behandelingsopties bij weefselherstel en -regeneratie.

Piotr Zielinski voerde zijn onderzoek uit bij het Zernike Institute for Advanced Materials, afdeling Polymer Science. Hij vervolgt zijn loopbaan als Application Development Scientist bij Vivolta. 

Proefschrift: https://hdl.handle.net/11370/c659d839-b440-4f5d-b53f-ebef2fda3a25