Brigham and Women’s Hospital sviluppano strutture tubolari biostampati in 3d che imitano vasi e dotti nativi

I ricercatori del Brigham and Women’s Hospital hanno sviluppato un modo per ottenere strutture tubolari biostampate in 3D che riproducono meglio i vasi e i dotti nativi nel corpo umano. La tecnica di biostampa 3D consente di mettere a punto le proprietà dei tessuti stampati, come il numero di strati e la capacità di trasportare i nutrienti. Questi tessuti più complessi offrono sostituti potenzialmente vitali per i tessuti danneggiati.

“I vasi sanguigni  nel corpo non sono uniformi”, ha detto Yu Shrike Zhang, Ph.D., autore senior dello studio e bioingegnere associato nel Dipartimento di Medicina della BWH. “Questo metodo di bioprinting genera strutture tubolari complesse che imitano quelle del sistema umano con maggiore fedeltà rispetto alle tecniche precedenti.”

Per rendere “l’inchiostro” della bioprinter 3-D, i ricercatori hanno mescolato le cellule umane con un idrogel, una struttura flessibile composta da polimeri idrofili. Hanno poi ottimizzato la chimica dell’idrogel per consentire alle cellule umane di proliferare, o “seme”, in tutta la miscela.

Successivamente, hanno riempito la cartuccia di una bioprinter 3D con questo bioinchiostro. Hanno anche sviluppato un ugello personalizzato che consentiva loro di stampare continuamente strutture tubolari con un massimo di tre strati. “Questi costrutti cannulabili perfusibili possono essere continuamente regolati da strati monostrato a tripli a intervalli regolari su tutta la lunghezza di un tubo bioprinted”, hanno spiegato i ricercatori.

Molti disordini danneggiano i tessuti tubulari: artrite, aterosclerosi e trombosi danneggiano i vasi sanguigni, mentre il tessuto uroteliale può soffrire di lesioni infiammatorie e di anomalie congenite deleterie.

I ricercatori hanno scoperto che potevano stampare tessuti che mimavano sia il tessuto vascolare che il tessuto uroteliale. Hanno mescolato le cellule muscolari lisce dell’urotelio e della vescica con l’idrogel per formare il tessuto uroteliale. Per stampare il tessuto vascolare, hanno usato una miscela di cellule endoteliali umane, cellule muscolari lisce e l’idrogel.

I tubi stampati avevano dimensioni, spessori e proprietà variabili. Secondo Zhang, la complessità strutturale del tessuto biopresso è fondamentale per la sua vitalità come sostituto del tessuto nativo. Questo perché i tessuti naturali sono complessi. Ad esempio, i vasi sanguigni sono costituiti da più strati, che a loro volta sono costituiti da vari tipi di cellule.

Il team progetta di continuare gli studi preclinici per ottimizzare la composizione di bio-inchiostro e i parametri di stampa 3D prima di testare la sicurezza e l’efficacia.

“Stiamo attualmente ottimizzando i parametri e il biomateriale ancora di più”, ha affermato Zhang. “Il nostro obiettivo è creare strutture tubolari con sufficiente stabilità meccanica per sostenersi nel corpo.”

Il team descrive il suo nuovo approccio e i risultati in un documento pubblicato il 23 agosto in Advanced Materials .

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