Laura De Laporte ontwikkelt georiënteerde hydrogels voor ruggenmergherstel

Een passie voor geneeskunde, goed in wis- en natuurkunde, en niet zo goed in dingen onthouden. Laura De Laporte besloot Engineering te studeren aan de Universiteit Gent. Tijdens haar studies kreeg ze de kans om een minor te volgen in biomedische engineering - een vakgebied dat eind jaren negentig nog in de kinderschoenen stond. “Het lumineuze moment kwam toen ik een lezing van professor Etienne Schacht volgde. Hij gaf uitleg over weefselmanipulatie en ik vond het meteen heel gaaf,” herinnert ze zich. Ze vond er een carrièrepad dat perfect aansloot bij haar interesses en vaardigheden.

Inmiddels is Laura De Laporte een van Europa's meest gerenommeerde experts op het gebied van biofabricage, een gebied dat zich richt op het creëren van biologische weefsels en organen met behulp van technieken zoals 3D-printen. Ze is professor bij de Chair for Macromolecular Materials for Medicine bij de Universiteit Aken (RWTH), Uniklinik RWTH Aachen, en het DWI-Leibniz Institute for Interactive Materials. Ze is een van de sprekers van de Bioprinting track op ons 3D Medical Event in Eindhoven op 28 januari.

Toen ze voor het eerst kennismaakte met tissue engineering, was het onderzoek op dit gebied vooral gericht op het maken van polymere scaffolds om cellen en weefsels te laten groeien. Polymeren zijn grote moleculen die bestaan uit lange ketens van moleculen die monomeren worden genoemd.

Sindsdien heeft het vakgebied enorme sprongen voorwaarts gemaakt. De Laporte's belangrijkste onderzoeksgebied omvat nu het ontwikkelen van hydrogels voor ruggenmergherstel. Deze injecteerbare oplossingen vormen een soort steiger op de plaats van het letsel om zenuwen te helpen groeien na ernstige verwondingen en nieuwe hoop te geven aan mensen die in een rolstoel zitten.

Van implantaten tot hydrogels

Nadat ze afstudeerde als chemisch ingenieur aan de Universiteit Gent, verhuisde ze naar de Verenigde Staten. Daar promoveerde De Laporte aan de Northwestern University op ruggenmergherstel. Ze bestudeerde er ratten, maar was voornamelijk geïnteresseerd in medische toepassingen.

“Op dat moment maakte ik implantaten die, als ze in het ruggenmerg werden geplaatst, de zenuw zouden helpen regenereren. Maar toen realiseerde ik me dat een chirurg nooit een stuk uit het ruggenmerg zou snijden om zo'n implantaat te plaatsen na een acute verwonding. Ik begon na te denken over iets injecteerbaars en raakte geïnteresseerd in hydrogels.”

Hydrogels zijn netwerken van waterabsorberende polymeren die een grote hoeveelheid water vasthouden met behoud van hun structuur. Na injectie vormen de polymeren in een hydrogel structuren die beschadigde zenuwen te helpen regenereren. Andere voorbeelden van hydrogels zijn injecteerbare oplossingen voor het lokaal toedienen van medicijnen en zelfs voor de behandeling van kanker, zoals in het geval van de chemogel van UPyther.

De Laporte ging als postdoc aan de slag bij het laboratorium van Jeffrey Hubbell aan de Ecole Polytechnique Federale Lausanne (EPFL) in Zwitserland om er meer over te leren. Na enkele jaren verhuisde ze naar Duitsland, waar ze een baan kreeg aangeboden aan de RTWH Universiteit van Aken.

Een magnetische hydrogel

De afgelopen jaren heeft de onderzoeksgroep van De Laporte zich gespecialiseerd in staafvormige microgels, kleine hydrogels. In deze verbindingen zitten magnetische nanodeeltjes, waardoor deze microgels kunnen draaien in een magnetisch veld. Na injectie vormt een omliggende hydrogel zich rond de microgels om hun uitlijning te behouden zodra de magneet wordt verwijderd, wat een stabiele structuur creëert waar cellen op kunnen groeien.. Ze noemt deze georiënteerde scaffold een Anisogel - een anisotrope hydrogel die wordt gevormd na injectie.

De Akense onderzoekers ontwikkelen deze technologie ook om kraakbeen van hartweefsel te kweken. Ze onderzoeken hoe ze deze constructies kunnen laten bewegen, zodat ze cellen aansturen tijdens de weefselvorming. Na verschillende publicaties en succesvolle in vitro-experimenten is de volgende mijlpaal het bewijzen van de werking van de Anisogel in dierproeven.

Deze hydrogelbouwstenen staan centraal in De Laporte's keynote op het komende 3D Medical Event. “Ik ga dieper in op het maken van deze materiaalbouwstenen en de technieken die we hebben ontwikkeld - en hoe we ze kunnen gebruiken voor bioprinting,” legt ze uit.

Volgens De Laporte zijn transformatieve medische hulpmiddelen de toekomst en kunnen ze de vooruitgang op veel gebieden bevorderen. “Veel medische hulpmiddelen zijn op een plateau beland omdat ze niet transformatief genoeg zijn. Materialen worden transformatiever naarmate meer technologieën samenkomen om hun mutatieve aard te versterken. In-vitromodellen hebben nu bijvoorbeeld ingebouwde elektronische sensoren om te controleren hoe weefsels groeien en om ze te stimuleren.”

Medische innovator Onward Medical onderscheiden in TIME's Best Inventions of 2024

De award voor Onward zet het Eindhovense bedrijf naast Meatable en Whispp, die ook de eer van TIME Magazine ten deel viel.

Read More

Een multidisciplinair lab

De Laporte's onderzoeksgroep bestaat uit 21 fulltime Ph.D. studenten. De diverse onderzoeksgroep heeft scheikundigen, biologen en ingenieurs aan boord.

“Niemand werkt alleen, want we streven naar een goede multidisciplinaire opzet. Er is veel interactie tussen alle studenten, wat de creatie van nieuwe ideeën bevordert,” aldus de wetenschapper. De Laporte houdt ook buiten de laboratoriumuren nauw contact met haar studenten via een WhatsApp-groepschat die gonst van de ideeën en updates over experimenten.

“Brainstormen met mijn studenten is mijn favoriete onderdeel van mijn werk; ik geniet echt van het bespreken van nieuwe oplossingen voor problemen waar we in het lab mee te maken hebben,” zegt ze enthousiast. "En om zo nieuwe hoop te geven aan iedereen wiens aandoeningen resulteren in een lage kwaliteit van leven."