Nederland in Ideeën 2015: Marie-José Goumans

 

 

Welkom! Dit bericht is onderdeel van de online tentoonstelling Nederland in ideeën, waarin 93 wetenschappers, ondernemers en kunstenaars antwoord geven op één vraag van Paulien Cornelisse:

‘Welk inzicht uit je vakgebied kan anderen helpen in het dagelijks leven?’

De tentoonstelling is verspreid over 93 websites. Op deze site vind je het antwoord van Marie-José Goumans. Je kunt onderaan dit bericht doorklikken naar het volgende antwoord, of een bezoekje brengen aan de ‘centrale hal’ [link naar nederlandinideeen.nl] van de tentoonstelling. 

Er is meer dan één kleur nodig voor een hart in 3D

Al eeuwen is de mens gefascineerd door het ontwikkelen van reserveonderdelen die het mogelijk maken het menselijk lichaam te repareren – alsof een automonteur kapotte onderdelen van de motor vervangt om ervoor te zorgen dat de auto blijft lopen als een zonnetje. Het hart is de motor van de menselijke auto, en als bijvoorbeeld de kleppen gaan lekken, dan hebben we een probleem. Wat zou het dan mooi zijn als we de niet goed functionerende onderdelen van het hart kunnen vervangen en ook díé motor weer loopt als een zonnetje.

Het hart is een holle buis omringd door drie spierlagen die ervoor zorgen dat het bloed uit het hart wordt geknepen. Kleppen en schotten verdelen de buis in vier kamers en zorgen ervoor dat het bloed maar één kant op kan stromen. Verder is er een elektrisch netwerk om de spier gecontroleerd te laten samentrekken zodat het bloed met regelmatige pulsen door ons lichaam kan worden gepompt. Net als bij de auto zit er geen beweging meer in het menselijk lichaam als er iets fout gaat met de motor of het elektrische circuit. Het hart stopt met kloppen, rolt nog even uit, om dan tot stilstand te komen. Cruciaal is dat er reserveonderdelen komen om het hart snel te repareren en stilstand proberen te voorkomen, of om het hart snel weer op gang te brengen.

Een defecte klep kan worden vervangen door een biologische klep of een mechanische klep, maar een beschadigde hartwand na bijvoorbeeld een hartaanval helaas nog niet. Er zijn nog geen reserveonderdelen voor het vervangen van een hartwand die niet meer samentrekt. Als de schade aan de hartspier te groot wordt, zal het hart niet genoeg pompkracht meer kunnen leveren en gaan falen. De motor komt tot stilstand.

Voor het repareren van het hart hebben we dringend nieuwe hartspiercellen nodig. We hebben daarom in het laboratorium hartspiercellen gemaakt, maar helaas werden na injectie de meeste hartspiercellen er bij de eerstvolgende hartslag uit geperst, en de paar hartspiercellen die achterbleven, hadden problemen met zich innestelen in de hartwand. Als dit niet goed gebeurt komen er ritmestoornissen en verbetert de pompkracht niet. Dus terug naar de tekentafel. Geen vloeistof met losse hartspiercellen, maar minihartweefseltjes die we als pleisters aanbrengen daar waar de hartspier is beschadigd, dat wordt de oplossing.

Maar hoe maak je hartweefseltjes?

Er is een heel interessant apparaat op de markt, de 3D-printer, op dit moment vooral bekend van het printen van jurken en wapens. Maar hier kunnen we ook reserveonderdelen mee printen! We zouden kleine legoblokjes hartspier kunnen printen om de hartwand te repareren.

En wat dacht u van reserveonderdelen voor botten? Complexe botbreuken worden nu vaak met metalen platen en donorbot aan elkaar gezet. Maar wat zou het fantastisch zijn als we een cartridge botstamcellen in de printer plaatsen en er een stukje bot mee printen dat precies de juiste grootte en vorm heeft om deze ingewikkelde breuk te repareren. We zouden ook een heup kunnen printen, wat het gebruik van een slijtagegevoelige kunstheup overbodig maakt.

Een andere cartridge die ik erg graag thuis op de plank zou willen hebben liggen, is er een met huidstamcellen. U herkent het misschien wel, een knie met een enorme schaafwond omdat de uk van zijn fiets is gevallen. Weg met de pleisters die altijd aan de wond vast gaan zitten. We plakken een geprinte huidpleister die juist vast móét gaan zitten. Ook voor een tweedegraads brandwond zouden we een huidpleister kunnen printen om erop te plakken, om zo littekens te voorkomen.

Het wordt nog interessanter als we een ‘kleuren’-3D-printer gebruiken met verschillende cartridges voor het printen van grotere duploblokken. We kunnen dan hartwand maken met een cartridge voor de hartspier, de bloedvaten en het geleidingssysteem. Of wat dacht u van het printen een nier, de filter van het menselijk lichaam? De nier is opgebouwd uit verschillende soorten cellen waar we ook meerdere cartridges voor nodig hebben. Het zou in de toekomst mogelijk moeten zijn om de verschillende legoblokjes van de nier op een georganiseerde manier te printen.

De 3D-printer is een mooi voorbeeld van hoe ontwikkelingen uit twee verschillende disciplines elkaar versterken. Met de ontwikkeling van verschillende stamcelcartridges zal de 3D-printer in de toekomst mensenlevens kunnen redden, door het leveren van de reserveonderdelen om de motor van het lichaam te repareren, maar ook voor het vervangen van de filters of herstellen van lakschade.

Marie-José Goumans

Hoogleraar Cardiovasculaire Celbiologie, Leids Universitair Medisch Centrum

Alle antwoorden zijn ook beschikbaar in boekvorm onder de titel Dit wil je weten: Wetenschappers ondernemers en kunstenaars geven adviezen voor het dagelijks leven

Klik hier voor het volgende antwoord

Klik hier voor een bezoekje aan de centrale hal van de expositie

 

Dit stuk heeft geen reacties

Schrijf een reactie

Reageer als eerste!