Heartbeat

Ziel des Projekts ist es, interaktive, mikroskopisch kleine stäbchenförmige Polymernetzwerke - sogenannte Mikrogele - zu verwenden, um 3D-Konstrukte im Hochdurchsatzverfahren für die Züchtung von menschlichem Herzgewebe im Millimetermaßstab herzustellen. Mit einer räumlich kontrollierbaren Anordnung und Bewegung der Mikrogele sollen makroporöse Gerüste erzeugt werden, die in der Lage sind, Zellen zu orientieren und die Zell-Zell-Interaktion zu verbessern.

Im ersten Schritt des Projekts werden verschiedene Arten von Mikrogelen im Beisein von induzierten pluripotenten Stammzellen automatisch zusammengefügt, magnetisch ausgerichtet und chemisch miteinander verbunden. Dadurch sollen die Stammzellen sowohl räumlich verteilt und ausgebreitet als auch organisiert werden, bevor sie in Herzzellen differenziert werden. Das 3D-Konstrukt wird anschließend mit Licht angeregt, um den Herzschlag zu imitieren und die Funktionalität des wachsenden Gewebes zu verbessern.

In einem zweiten Schritt sollen Blutgefäße in das Gewebe einwachsen, um das wachsende Mini-Herzgewebe mit Nährstoffen und Sauerstoff zu versorgen. Um dies zu ermöglichen, ist ein Teil der Mikrogele so konzipiert, dass sie bei Bedarf abgebaut werden können, um ausreichend Platz für wachsende Blutgefäße zu schaffen.

Das Projekt soll dabei helfen aufzuklären, wie Materialeigenschaften, Architekturen und eine durch externe Stimuli angeregte Bewegung der Mikrogele die Bildung und Vaskularisation des menschlichen Herzgewebes beeinflussen und wie sich das Konstrukt im Laufe der Zeit an das wachsende Gewebe anpassen muss, um die richtige extrazelluläre Umgebung zu schaffen.