Home
BLIJF OP DE HOOGTE
Ontvang onze nieuwsbrief en digitale magazine
Uw adres wordt nooit aan derden doorgegeven.
Lees onze privacyverklaring.

     

ARTIKEL
Materia Nova R&D Centre test cryogene laboratoriummolen ‘Met cryogeen malen beheersen wij de  productie van magnetische microdragers’
Download dit artikel als pdf
Is uw adres bekend, dan wordt de pdf meteen geopend, anders krijgt u een link toegestuurd.
Ook ontvangt u onze volgende nieuwsbrief.

Materia Nova R&D Centre test cryogene laboratoriummolen

‘Met cryogeen malen beheersen wij de productie van magnetische microdragers’

Materia Nova R&D Centre participeert in een onderzoeksproject naar het ontwerp van super- paramagnetische (bio)polymeer nanocomposieten voor de productie van magnetische microdragers ten behoeve van grootschalige kweek van (therapeutische) stamcellen. Om het nanocomposiet-materiaal tot microdeeltjes van gewenste grootte te vermalen werd geïnvesteerd in een cryogene laboratoriummolen. Stamcellen opkweken in suspensiekweek op magnetische dragers van polymeer nanocomposieten met biofunctionaliteit. Aansluitend de celopbrengst er eenvoudig magnetisch uitvissen. Om daarna deze cellen, zodra ze de gewenste eigenschappen hebben, terug te plaatsen bij de patiënt. Dit is wat het PROSTEM-project beoogt. In het project participeren Materia Nova R&D Centre, de Universiteit van Mons, de Katholieke Universiteit van Leuven en de Universiteit van Luik. Het project kent vele uitdagingen, waaronder de productie van deze innovatieve materialen met zogenaamde ‘reactive extrusion’, zonder inzet van oplosmiddelen.

Gerelateerde expertise

Stamcellen opkweken in suspensiekweek op magnetische dragers van polymeer nanocomposieten met biofunctionaliteit. Aansluitend de celopbrengst er eenvoudig magnetisch uitvissen. Om daarna deze cellen, zodra ze de gewenste eigenschappen hebben, terug te plaatsen bij de patiënt. Dit is wat het PROSTEM-project beoogt. In het project participeren Materia Nova R&D Centre, de Universiteit van Mons, de Katholieke Universiteit van Leuven en de Universiteit van Luik. Het project kent vele uitdagingen, waaronder de productie van deze innovatieve materialen met zogenaamde ‘reactive extrusion’, zonder inzet van oplosmiddelen. Lastig is ook het malen van de magnetische nanocomposieten tot microdeeltjes en wel zo, dat ze exact de gewenste vormgrootte verkrijgen. Bij het malen zijn onlangs stappen gezet. Een demonstratietest met een cryogene laboratoriummolen bij Materia Nova leverde bemoedigende resultaten op. Projectdoel Bij Materia Nova is dr. ir. Marius Murariu als senior-onderzoeker betrokken bij het PROSTEM-project. PROSTEM richt zich op de ontwikkeling van superparamagnetische (bio)polymeer nanocomposieten voor biomedische toepassingen. Het idee is ze in te zetten als biofunctionele microdragers bij de stamcelkweek. Bij dit project werk Materia Nova, non-profit organisatie sinds 2001, nauw samen met de Zuid-Belgische Universiteit van Mons. Doel van dit project is de grootschalige productie van mesenchymale stamcellen (MSC’s). MCS’s hebben de potentie om in vitro en in vivo uit te groeien voor gebruik als multipotente, volwassen stamcellen, zoals die in diverse weefsels voorkomen. Te denken valt aan vet-, been-, kraakbeen- en spierweefselcellen. Vanuit therapeutisch oogpunt zijn MSC’s bijzonder interessant voor de behandeling van auto-immuunziekten. Cirkel Het PROSTEM-schema voor de in vitro productie van stamcellen kent twee fasen. In fase 1 worden de stamcellen van een patiënt toegevoegd aan de kweekoplossing met magnetische micro-dragers, vooraf ingebed in een lichaamsvriendelijke coating. De stamcellen zullen zich gaan uitbreiden en differentiëren, waarbij ze zich groeperen rondom de dragers. Dit maakt het in een volgende stap eenvoudig om de cellen met een magnetisch veld uit de vloeistof te verwijderen. Na een behandeling met enzymen komen de stamcellen los van de magnetische microdragers, die op hun beurt ook magnetisch afgevoerd kunnen worden. In fase 2 worden de gedifferentieerde stamcellen overgebracht naar een matrix van nanofibrillen om zich verder differentiëren en vermenigvuldigen. De cirkel is rond met het terugplaatsen van de lichaamseigen stamcellen in de patiënt. Superparamagnetisch Hun magnetische eigenschappen ontlenen de (bio)polymeer nanocomposieten aan de aanwezigheid van nanodeeltjes van magnetiet. In het lab toont Murariu een hoopje van deze nieuwe, superparamagnetische nanocomposieten, die wat doen denken aan hagelslag. “Het zijn een soort kleine staafjes ter lengte van enkele millimeters die we in ons laboratorium voor de bereiding van polymeer nanocomposieten extruderen. Ze zijn niet gewoon magnetisch, maar superparamagnetisch. Dat is een vorm van magnetisme die zich voordoet in kleine ferro- en ferrimagnetische nanodeeltjes. Het gebruikte biopolymeer is polymelkzuur: PLA. PLA is biologische hernieuwbaar en bio-compatible en we geven dit polymeer paramagnetische eigenschappen mee. Hier zie je het bewijs: je ziet dat de composieten direct om mijn magneet gaan krullen.” Biofunctioneel Om hun werk goed te kunnen doen moeten de magnetische microdragers biofunctionele eigenschappen krijgen, en qua vormgeving en dimensies specifiek zijn afgestemd op het ondersteunen van de stamcelproductie. “Van belang is dat de nanocomposieten de juiste eigenschappen hebben; daarvoor beschikken mijn collega’s over allerlei technieken om ze te karakteriseren, waaronder transmissie en scanning elektronenmicroscopie, thermogravische analyse, magnetische metingen, et cetera. De magnetische nanodeeltjes moeten goed verdeeld en verspreid zitten in de polymeermatrix, dat kunnen we met specifieke testen aantonen.” Malen bij -196°C Voor biomedische toepassingen en het gebruik als magnetische microdragers moeten de nanocomposietproducten, die verkregen zijn met REX, vermalen worden tot een poeder met een deeltjesgrootte in het micrometerbereik. In het kader van het PROSTEM-project werd geïnvesteerd in cryogene maalapparatuur. Dit maakt het mogelijk om zonder kwaliteitsverlies te kunnen malen. Een continue stikstofstroom zorgt ervoor dat de temperatuur in de maalkamer altijd op een temperatuur van -196°C blijft. De stikstof maakt het materiaal bovendien zeer hard. Dit levert een beter maalresultaat. Ook kunnen er geen vluchtige stoffen vrijkomen door de ultralage temperatuur. Op 13 februari was er een demonstratie van de CryoMill bij Materia Nova. Er werd toen een monster met superparamagnetische nanocomposieten cryogeen vermalen. Murariu toont het resultaat: een met ijs beslagen metalen cup vol fijnpoederig materiaal. “Deze cryogene molen is voor biomedische applicaties ontwikkeld, hij wordt al gebruikt voor de productie van biopolymeren voor gecontroleerde afgifte van Active Pharmaceutical Ingredients (API). Met cryogene apparatuur krijg je kleinere deeltjes met de correcte fractie. Zonder toepassing van stikstof zou je elastomeren überhaupt niet kunnen malen. Voor onze toepassing hebben we magnetische composietdeeltjes nodig van ongeveer 200 micron, dat halen we met deze molen. Met cryogeen malen beheersen wij de productie van magnetische microdragers. We moeten de resultaten van het malen nog evalueren, maar het ziet ernaar uit dat de eerste maaltest succesvol was. Dit is een bevestiging dat we hiermee een goede investering doen in het PROSTEM-project.” Polymelkzuur (PLA) is een bioafbreekbare polyester uit hernieuwbare bron. PLA wordt vandaag de dag steeds meer gebruikt voor het verpakken van groente en voor supermarkttasjes, waarbij de monomeer (melkzuur) meestal geproduceerd wordt door fermentatie van zetmeel uit mais, suikerbieten of aardappels. Steeds vaker wordt ook landbouwafval en cellulose uit biomassa ingezet. Minder bekend zijn de biomedische toepassingen, het gebruik voor textielvezels en voor technische producten. Op dit moment heeft de functionaliteit van PLA voor high-end toepassingen nog tekortkomingen. Materia Nova R&D Centre in Mons doet in het laboratorium van prof. Philippe Dubois (Wetenschappelijk directeur van Materia Nova en rector van UMONS) veel onderzoek naar de verbetering van eigenschappen van biopolymeren, waaronder PLA. Bijvoorbeeld door toevoeging van vezels, micro- en/of nanovullers en specifieke additieven aan de polymeermatrix. Zo wordt PLA ten behoeve van technische applicaties onder meer behandeld met calciumsulfaatvullers die silaan modificeren (o.m. betere treksterkte), worden kleimineralen en halogeenvrije additieven toegevoegd als brandvertragers, worden zilvernanodeeltjes geïncorporeerd voor een aseptische of antibacteriële werking, worden zinkoxides ingebracht voor een hoge UV-bescherming en kunnen magnetische nanodeeltjes worden ingebed voor (bio)medische doelen.
MAXUS MEDIA
LABinsights.net LABinsights.de LABinsights.nl
Ontvang onze nieuwsbrief
Nieuwsbrief archief
Volg ons
Linked
MAGAZINE
Abonneren
SERVICE EN CONTACT flag