Forscher haben ein einzigartiges 3D-gedrucktes System zur Gewinnung von Stammzellen aus Bioreaktoren entwickelt, das das Potenzial für eine qualitativ hochwertige, groß angelegte Produktion von Stammzellen in Australien zu geringeren Kosten bietet.
Stammzellen sind aufgrund ihrer Fähigkeit, geschädigte Zellen zu ersetzen, vielversprechend bei der Behandlung vieler Krankheiten und Verletzungen, von Arthritis und Diabetes bis hin zu Krebs. Allerdings ist die derzeitige Technologie zur Entnahme von Stammzellen arbeitsintensiv, zeitaufwändig und teuer.
Der biomedizinische Ingenieur Professor Majid Warkiani von der University of Technology Sydney leitete die translationale Forschung in Zusammenarbeit mit dem Industriepartner Regeneus – einem australischen Biotechnologieunternehmen, das Stammzelltherapien zur Behandlung von Entzündungen und Schmerzen entwickelt.
„Unsere hochmoderne Technologie, die 3D-Druck und Mikrofluidik nutzt, um eine Reihe von Produktionsschritten in einem Gerät zu integrieren, kann dazu beitragen, Stammzelltherapien für Patienten in größerem Umfang und zu geringeren Kosten verfügbar zu machen“, sagte Professor Warkiani.
„Während sich dieses weltweit erste System derzeit im Prototypenstadium befindet, arbeiten wir eng mit Biotechnologieunternehmen zusammen, um die Technologie zu kommerzialisieren. Wichtig ist, dass es sich um ein geschlossenes System ohne menschliches Eingreifen handelt, was für die derzeitige gute Herstellungspraxis erforderlich ist“, sagte er .
Mikrofluidik ist die präzise Steuerung von Flüssigkeiten auf mikroskopischer Ebene, die zur Manipulation von Zellen und Partikeln verwendet werden kann. Fortschritte im 3D-Druck haben den direkten Bau von mikrofluidischen Geräten und damit das schnelle Prototyping und den Bau integrierter Systeme ermöglicht.
Das neue System wurde entwickelt, um mesenchymale Stammzellen zu verarbeiten, eine Art adulter Stammzellen, die sich teilen und in mehrere Gewebezellen differenzieren können, darunter Knochen, Knorpel, Muskeln, Fett und Bindegewebe.
Mesenchymale Stammzellen werden zunächst aus menschlichem Knochenmark, Fettgewebe oder Blut gewonnen. Anschließend werden sie in einen Bioreaktor im Labor überführt und mit Microcarriern kombiniert, damit sich die Zellen vermehren können.
Das neue System kombiniert vier Mikromischer, einen spiralförmigen mikrofluidischen Separator und einen mikrofluidischen Konzentrator, um die mesenchymalen Stammzellen von Mikroträgern zu lösen und zu trennen und sie für die nachgeschaltete Verarbeitung zu konzentrieren.
Die Studie „A modular 3D Printed Microfluidic System: A Potential Solution for Continuous Cell Harvesting in Large Scale Bioprocessing“ wurde kürzlich in der Zeitschrift veröffentlicht Bioressourcen und Bioverarbeitung.
Professor Warkiani sagte, dass auch andere Herausforderungen der Bioverarbeitungsindustrie mit der gleichen Technologie und dem gleichen Arbeitsablauf angegangen werden können, was dazu beiträgt, die Kosten zu senken und die Qualität einer Reihe von lebensrettenden Produkten, einschließlich Stammzellen und CAR-T-Zellen, zu steigern.
Lin Ding et al, Ein modulares 3D-gedrucktes Mikrofluidiksystem: eine potenzielle Lösung für die kontinuierliche Zellernte in der groß angelegten Bioverarbeitung, Bioressourcen und Bioverarbeitung (2022). DOI: 10.1186/s40643-022-00550-2