17.06.2022 - University of Technology, Sydney

Neue Lösung für die Herstellung von Stammzellen

Einzigartiges 3D-Drucksystem zur Gewinnung von Stammzellen aus Bioreaktoren

Forscher haben ein einzigartiges 3D-Drucksystem zur Gewinnung von Stammzellen aus Bioreaktoren entwickelt, das die Möglichkeit bietet, qualitativ hochwertige Stammzellen in großem Maßstab und zu geringeren Kosten zu produzieren.

Stammzellen sind vielversprechend für die Behandlung vieler Krankheiten und Verletzungen, von Arthritis und Diabetes bis hin zu Krebs, da sie geschädigte Zellen ersetzen können. Die derzeitige Technologie zur Gewinnung von Stammzellen ist jedoch arbeitsintensiv, zeitaufwändig und teuer.

Der Biomedizintechniker 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 bahnbrechende Technologie, bei der 3D-Druck und Mikrofluidik eingesetzt werden, um eine Reihe von Produktionsschritten in ein Gerät zu integrieren, kann dazu beitragen, dass Stammzelltherapien für Patienten in größerem Umfang und zu niedrigeren Kosten zur Verfügung stehen", sagte Professor Warkiani.

"Dieses weltweit erste System befindet sich derzeit noch im Prototypenstadium, aber wir arbeiten eng mit Biotechnologieunternehmen zusammen, um die Technologie zu kommerzialisieren. Wichtig ist, dass es sich um ein geschlossenes System ohne menschliche Eingriffe handelt, was für die derzeitige gute Herstellungspraxis erforderlich ist", sagte er.

Unter Mikrofluidik versteht man die präzise Steuerung von Flüssigkeiten auf mikroskopischer Ebene, die zur Manipulation von Zellen und Partikeln verwendet werden kann. Die Fortschritte im 3D-Druck haben die direkte Konstruktion von mikrofluidischen Geräten und damit das schnelle Prototyping und den Bau von integrierten Systemen ermöglicht.

Das neue System wurde für die Verarbeitung mesenchymaler Stammzellen entwickelt, einer Art adulter Stammzellen, die sich teilen und in verschiedene Gewebezellen differenzieren können, darunter Knochen, Knorpel, Muskeln, Fett und Bindegewebe.

Mesenchymale Stammzellen werden zunächst aus menschlichem Knochenmark, Fettgewebe oder Blut entnommen. Anschließend werden sie in einen Bioreaktor im Labor überführt und mit Mikroträgern 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 den Mikroträgern zu lösen und zu trennen und sie für die nachfolgende Verarbeitung zu konzentrieren.

Professor Warkiani sagte, dass auch andere industrielle Herausforderungen der Bioprozessindustrie 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 wie Stammzellen und CAR-T-Zellen zu erhöhen.

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