La professoressa Arda Gozen guarda il futuro, ad un giorno in cui i medici potranno premere un pulsante per stampare una struttura sulle loro stampanti 3D e creare pelle, cartilagine o altri tessuti sostitutivi su misura per i loro pazienti. La tecnologia della Stampa 3D ha un potenziale immenso.
Negli ultimi decenni, i ricercatori hanno lavorato per utilizzare materiale biologico nella stampa 3D per creare tessuti o organi per i pazienti che si stanno riprendendo da lesioni o malattie. L’utilizzo della stampa 3D, o produzione additiva, consente di stampare strutture complesse, porose e personalizzate. Un giorno potrebbe consentire ai medici di stampare tessuti per il corpo e le esigenze particolari di un paziente. Per creare strutture biologiche, materiali biologici noti come “bioink” vengono distribuiti da un ugello e depositati strato per strato. In questo modo possono creare complessi “scaffold” per materiale biologico reale e fornire un posto adatto alla crescita delle cellule.
La natura, tuttavia, è stata finora più complicata di quanto i ricercatori possano tenere il passo. Alle vere cellule biologiche piace crescere su un’impalcatura che si avvicina alle proprie proprietà. Quindi, ad esempio, una cellula della pelle vuole crescere su un’impalcatura che sembra pelle mentre una cellula muscolare si svilupperà solo su un’impalcatura che sembra un muscolo.
Stampa 3D: ricostruire i tessuti in mancanza di un donatore
“Il successo di questo metodo nella produzione di tessuti funzionali dipende fortemente dal modo in cui le strutture fabbricate imitano i tessuti nativi“, ha detto Gozen. “Se vuoi far crescere le cellule e trasformarle in tessuto funzionale, devi abbinare l’ambiente meccanico del tessuto nativo“. Il modo in cui i ricercatori hanno tradizionalmente variato i loro scaffold era semplicemente rimuovere i “tralicci” per renderli più morbidi o rigidi. Ma ciò rappresenta un metodo troppo semplice per affrontare tutta la complessità necessaria nell’ingegneria dei tessuti.
“Non abbiamo molte manopole da girare“, ha detto Gozen. “Hai bisogno di più gradi di libertà – per creare qualcosa di più morbido o più duro senza cambiare la struttura“. Il team di ricercatori ha sviluppato un nuovo materiale bioink che consente di personalizzare le proprietà per avvicinarsi più da vicino a ciò di cui le cellule potrebbero aver bisogno. Gli ingredienti per il loro scaffold includono gelatina, gomma arabica e alginato di sodio. Essi li troviamo principalmente in molti alimenti.
Modificare la consistenza del materiale, senza modificarne la struttura
Analogamente al modo in cui una corda spessa è composta da fili intrecciati, i ricercatori hanno utilizzato tre processi chimici separati per legare insieme i loro tre ingredienti in un unico materiale per scaffold per la stampa. Giocare con i processi chimici separati fornisce quindi un modo per regolare con precisione le proprietà meccaniche del materiale, consentendo loro di creare un’impalcatura finale più morbida o più rigida.
“Questo ti dà la possibilità di regolare le proprietà senza modificare il design dell’impalcatura e ti dà un ulteriore grado di libertà che stiamo cercando“. Regolando i legami chimici tra i trefoli della corda, non hanno cambiato il materiale in modo significativo ed era suscettibile di crescita delle cellule della cartilagine. Il lavoro è ancora nelle sue fasi iniziali. I ricercatori vorrebbero capire come mettere a punto con maggiore precisione il processo e il materiale finale. Ad esempio, potrebbero valutare la variazione della composizione dei loro tre materiali o la stampa a temperature diverse.
Fonte immagine copertina: Cassagaleno
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