Gli organi per i trapianti? Si stamperanno in 3D.
Frammenti di cartilagini, ossa e muscoli artificiali in grado di sostituire tessuti biologici: è quanto promette una nuova tecnica di stampa 3D, che consente di depositare strati di materiali biodegradabili associati a gel impregnati di cellule. Nei test di laboratorio sui ratti, muscoli bioartificiali hanno mantenuto nel tempo le caratteristiche strutturali, sviluppando un sistema di vasi sanguigni e di nervi.
Ripristinare la funzionalità di parti del corpo umano danneggiate con tessuti e organi ottenuti in laboratorio con tecniche di bioingegneria. E' lo scopo della medicina rigenerativa, per cui ora si aprono nuove prospettive grazie alla stampa in 3D, la tecnica nata nel mondo del design per realizzare in tempo reale modelli e prototipi dei progetti. Lo dimostra un nuovo studio apparso su “Nature Biotechnology” a prima firma Hyun-Wook Kang, del Wake Forest Institute for Regenerative Medicine a Winston-Salem, nel North Carolina, in cui gli autori sono riusciti a “stampare” frammenti cartilagini, ossa e muscoli. Una volta impiantate in animali di laboratorio, le "stampe" hanno dato vita a tessuti funzionali, sviluppando un sistema di vasi sanguigni. Un dato particolarmente rilevante è che queste strutture hanno dimensioni, resistenza e funzionalità che le renderebbero adatte all'applicazione nell'essere umano. “Questa innovativa bio-stampante 3D rappresenta un importante passo avanti nella ricerca di 'organi di ricambio', poiché consente di produrre tessuti di qualunque forma”, ha spiegato Anthony Atala, autore dello studio. “Con ulteriori sviluppi, si potrebbero ottenere organi adatti ai trapianti”.
Due risultati della sperimentazione con la stampante 3D di tessuti bioogici: un frammento di osso mandibolare (a sinistra) e un orecchio (Credit: Wake Forest Institute for Regenerative Medicine)
La stampa in 3D, per la sua estrema precisione, ha subito attratto l'attenzione dei bioingegneri come metodo promettente per la replicazione di tessuti e organi. Tuttavia, le tecniche di stampa in 3D convenzionali non possono produrre strutture di dimensioni adatte all'impianto nell'organismo umano. Ma la difficoltà è ora superata dalla nuova tecnica sviluppata dai ricercatori del Wake Forest Institute, denominata ITOP (Integrated Tissue and Organ Printing System). Il dispositivo funziona depositando strati di materiali biodegradabili associati a una struttura temporanea di sostegno e a un gel a base acquosa, in cui sono immerse le cellule che daranno vita ai tessuti. La chiave per il successo dello studio è stata l'ottimizzazione sia della composizione dei gel che contengono le cellule sia delle dimensioni di pori e canali nei materiali, che devono lasciare passare nutrienti e ossigeno per sostenere la crescita delle cellule e dei vasi sanguigni. Per dimostrare la possibilità di realizzare tessuti molli, sono stati impiantati muscoli stampati in alcuni ratti di laboratorio. Dopo due settimane, i test hanno confermato che i muscoli bioartificiali sono robusti abbastanza da mantenere nel tempo le caratteristiche strutturali, si vascolarizzano e inducono la formazione dei nervi. A conferma del fatto che la nuova metodica è in grado di produrre strutture ossee delle dimensioni adatte all'impianto negli esseri umani, gli autori hanno realizzato anche un frammento di osso mandibolare utilizzando cellule staminali umane.
