Elektronische bloedvaten, gemaakt van een combinatie van metaal en plastic, zouden door hart- en vaatziekten beschadigde slagaders kunnen vervangen.
Biomedisch ingenieur Xingyu Jiang ontwikkelde het kunstmatige bloedvat samen met zijn collega’s van de Zuidelijke Universiteit van Wetenschap en Techniek in Shenzhen, China. Dit deden ze door een laagje vloeibaar metaal – bestaande uit gallium en indium – te printen op een flexibel, biologisch-afbreekbaar polymeer membraan. Het vloeibare metaal functioneert hierbij als een elektrode, zodat die elektrische stroom geleidt.
‘De mooiste dingen ontdek je door er niet specifiek naar te zoeken’
Medisch bioloog Yvette van Kooyk wil het immuunsysteem leren kankercellen aan te vallen door hun suikerjas-vermomming weg te knippen.
De onderzoekers rolden de polymeer vervolgens op tot een cilinder. Dit resulteerde in een kunstmatig bloedvat van ongeveer 2 millimeter breed.
Medicijnen afleveren
Het verzenden van elektronische pulsen naar de elektrode prikkelt endothele cellen. Dit zijn cellen die in het menselijk lichaam de binnenkant van bloedvaten bedekken. Het team toonde in het lab aan dat levende endothele cellen zich door de pulsen aan de binnenkant van het kunstmatige bloedvat verzamelen en vermenigvuldigen. Volgens de onderzoekers is er in kunstmatige bloedvaten een kleinere kans op de vorming van bloedproppen wanneer ze dit endothele proces stimuleren.
Verder maakten Jiang en zijn collega’s het gefabriceerde bloedvat beter doorlaatbaar door er een elektrisch veld op los te laten. Hierdoor is het in staat om medicijnen af te leveren aan aangrenzende cellen – een proces dat bekend staat als elektroporatie. De onderzoekers leverden met deze techniek een groen fluorescerend eiwit af aan bloedvatcellen rondom de kunstmatige ader.
Proefkonijnen
Om de werking van elektronische bloedvaten in het lichaam te testen, implanteerde het team zijn creatie in zes Nieuw-Zeelander konijnen. Hierbij werden hun twee halsslagaders, die de hersenen en het gezicht van bloed voorzien, vervangen door de kunstmatige aders. Ter controle bleven twee andere konijnen onaangetast achter.
Gedurende een periode van drie maanden hield het team de konijnen nauwgezet in de gaten. Ze stelden vast dat de kunstmatige bloedvaten de hersenen en het gezicht altijd van voldoende bloed voorzagen. Bovendien was er geen ontstekingsreactie te bespeuren bij de knaagdieren.
Het team bestudeerde zijn uitvinding nader met angiografie, een techniek die met behulp van röntgenfoto’s de bloeddoorstroom in bloedvaten zichtbaar maakt. De kunstmatige halsslagaders bleken even goed te functioneren als de natuurlijke exemplaren, zonder dat er enige aanwijzing was dat hun diameter kromp.
