Stanford print spier, vet en voedingskanalen tegelijk voor kweekvleessteak

Een onderzoeksgroep van Stanford University werkt aan een nieuwe manier om kweekvlees te printen die verder gaat dan de gehakt-achtige producten die nu de norm zijn in de sector. Door spier-bio-inkt, vet-bio-inkt en een oplosbare 'offerinkt' tegelijk door één groot mondstuk te persen, ontstaan er open kanaaltjes in het weefsel. Via die kanaaltjes kunnen voedingsstoffen tot diep in het weefsel doordringen terwijl het rijpt in een kweekbak. Dat moet een van de hardnekkigste problemen in de kweekvleesindustrie oplossen: cellen in het midden van een dik stuk vlees krijgen vaak te weinig zuurstof en voeding om te overleven.

Natalie Larson, universitair hoofddocent werktuigbouwkunde aan Stanford, ontwikkelde de basis van deze techniek al eerder aan Harvard, waar ze in 2023 in het vakblad Nature publiceerde over een roterend multimateriaal-printplatform. Het project in Stanford wordt gefinancierd door de Stanford Sustainability Accelerator, onderdeel van de Stanford Doerr School of Sustainability.

Eén mondstuk, meerdere materialen tegelijk

De kern van de methode is wat Larson 'subvoxel-controle' noemt: in plaats van laagjes materiaal los boven op elkaar te printen, worden meerdere materialen tegelijk binnen één geëxtrudeerde draad gepatroneerd. Zo ontstaat weefsel met de vorm en interne structuur van een echt stuk spiervlees, in plaats van de losse celklonten die nu vaak worden gebruikt om kweekvlees te maken. Andere bedrijven in de sector experimenteren met technieken als elektrospinnen, decellularisatie en scaffolds om vergelijkbare, dikkere structuren te bouwen, maar dat blijft volgens Larson een van de grootste uitdagingen van de cellulaire landbouw: naast een tekort aan duurzame grondstoffen en beperkte opschaalbaarheid, is er ook nog te weinig aantrekkingskracht bij consumenten.

Vier laboratoria werken samen

Het project is verdeeld over vier onderzoeksgroepen binnen Stanford. Het lab van Helen Blau ontwikkelt vernieuwbare, niet-genetisch gemodificeerde runderceltypen als basis. Het lab van Sarah Heilshorn maakt en test de eiwitgebaseerde biomaterialen die als bouwsteiger dienen. Het lab van Ellen Kuhl beoordeelt hoe het uiteindelijke weefsel aanvoelt en smaakt, voortbouwend op een AI-model voor textuurtesten dat Stanford in 2024 publiceerde voor plantaardig vlees. PhD-student Sofia Madrigal Gamboa werkt dwars door alle vier de groepen heen als verbindende schakel. Larson wijst op het bekende cijfer van de VN-voedselorganisatie FAO, die stelt dat conventionele vleesproductie verantwoordelijk is voor 14,5 procent van de wereldwijde broeikasgasuitstoot, naast een groot beslag op land, water en veevoer.

Volgende horde: automatiseren

Een tweede onderdeel van het onderzoek, geleid door hoogleraar Eric Darve en PhD-student Elise Yang, richt zich op 4D-beeldvorming en computervisie om het printproces met meerdere materialen te automatiseren. Dat moet verspilling terugdringen die nu ontstaat door lange kalibratieprocessen en mislukte prints, een belangrijke kostenpost zodra dit soort technologie ooit op voedingsindustrieschaal moet draaien. Larson noemt het uiteindelijke doel functionele, levende materialen te maken die nu nog ondenkbaar zijn.