Een bloedvat of hartklep van bio-afbreekbaar materiaal 

Miljarden jaren geleden begon het leven op aarde met een simpele cel. Naar cellen wordt veel onderzoek gedaan, onder meer in de hoop om zo’n cel op een dag te kunnen nabouwen. Over hoe cellen communiceren met hun omgeving is nog weinig bekend, terwijl dat ook een belangrijk aspect is bij het begrijpen van een cel. Elke cel in ons lichaam communiceert namelijk met de omgeving, die – simpel gezegd – bestaat uit een soep van moleculen. Deze ‘soep’ geeft signalen door aan de cel, bijvoorbeeld om te gaan delen. Als deze extracellulaire matrix, zoals de soep in vaktermen wordt genoemd, kan worden nagemaakt, wordt het ook makkelijker om een cel te begrijpen en te beïnvloeden.

Patricia Dankers, die zowel promoveerde in de technische natuurwetenschappen als in de medische wetenschappen, bestudeert synthetische extracellulaire matrices, onder andere door deze na te maken. Ze onderzoekt onder meer hoe natuurlijke matrices werken, en probeert dat vervolgens in het laboratorium synthetisch na te bootsen. Dat gebeurt op zo’n baanbrekende manier dat het synthetische biomateriaal de complexe mechanische en biologische functie van een natuurlijke extracellulaire matrix niet alleen kan simuleren, maar ook overtreft. Door het slimme ontwerp kan verouderd of beschadigd weefsel in het lichaam worden gerepareerd.

Dankers brengt concepten uit de scheikunde naar de medische wereld, en vertaalt resultaten uit fundamenteel onderzoek naar de kliniek. Dankzij haar inspanningen, en die van haar onderzoeksgroep, bestaat er nu onder meer een hartklep van een biomateriaal dat na verloop van tijd cellen aantrekt vanuit het lichaam. Op deze manier groeit er nieuw lichaamseigen weefsel dat het lichaamsvreemde materiaal geleidelijk vervangt. Het synthetische materiaal breekt gaandeweg namelijk vanzelf af, en zo houdt een patiënt uiteindelijk een nieuwe hartklep zonder lichaamsvreemde materialen over. Vanuit datzelfde idee kan een plastic buisje tijdelijk een bloedvat vervangen.  Met het verstrijken van de tijd vervangen vaatwand- en spiercellen het kunststof materiaal en ontstaat uiteindelijk een volledig lichaamseigen bloedvat. Het voordeel is dat wanneer het bloedvat of de hartklep zich hebben hersteld, ze niet meer via ingrijpende operaties vervangen hoeven te worden, wat met de huidige technieken wel nodig is.

De volgende stappen die Dankers wil zetten hebben te maken met het nog beter doorgronden hoe synthetische materialen ingewikkelde structuren in een complex orgaan kan aansturen. Zo werkt ze nu aan een materiaal waarin nierweefsel moet groeien. Het materiaal moet op zo’n manier worden ontworpen dat het zich compleet weet aan te passen aan de cellulaire omgeving waar het materiaal zich in bevindt. Bijvoorbeeld door lokaal bepaalde bioactieve stoffen af te geven, of door wat stijver of zachter te worden als dat nodig is. Het doel is kortom dat toekomstig biomateriaal goed leert communiceren met cellen of weefsel van een complex orgaan zoals de nier.