Da Singapore una tecnica bioprinting per produrre pelle con pigmentazione e pori

La nuova tecnica di bioprinting 3D produce una pelle accuratamente pigmentata con strutture dei pori complesse

Ricercatori di Singapore hanno ideato un nuovo metodo per controllare la pigmentazione nella pelle umana bioprintata in 3D. La ricerca potrebbe portare a una pelle più realistica per innesti, tossicologia e test chimici.

Allo stato attuale, il bioprinting 3D rappresenta un modo molto efficace (anche se ancora sperimentale) di costruire la pelle per vari compiti: riparazione della pelle e innesto, tossicologia e test chimici, per citarne solo alcuni.

Tuttavia, la pelle stampata non è perfetta. In genere non ha caratteristiche complesse come la pigmentazione, le ghiandole sudoripare o i follicoli piliferi e quindi non sembra vera o non si comporta in modo simile a quella vera . Questo non è un problema per tutte le applicazioni, ma per gli usi come gli innesti di pelle sugli esseri umani, può fare la differenza tra un paziente felice e uno deluso.

In un progetto di ricerca che potrebbe rappresentare una grande novità per il bioprinting della pelle, i ricercatori del Singapore Institute of Manufacturing Technology (SIMTech) di Singapore e il Centro di stampa 3D di Singapore (SC3DP) dell’Università tecnologica di Nanyang hanno utilizzato il bioprinting 3D per controllare la distribuzione della melanina e per produrre le cellule della pelle (melanociti) su un substrato di tessuto biomimetico. Il risultato è una pelle fabbricata digitalmente più umana che mai.

“Il bioprinting 3D è una piattaforma eccellente per la deposizione precisa di biomateriali e cellule viventi per rendere la pelle biomimetica in grandi volumi con una grande ripetibilità”, spiega l’autore principale Wei Long Ng. “Tuttavia, si osserva spesso una pigmentazione cutanea non uniforme, e questa rimane una grande sfida da risolvere. Il nostro obiettivo con questo progetto era quello di utilizzare questo metodo per dimostrare la fattibilità di realizzare in 3D costrutti di pelle umana pigmentati in pigmentazione uniforme della pelle. ”

Ma  come  lavora il tutto ? Come hanno fatto questi ricercatori a creare una pigmentazione della pelle realistica usando una bioprinter 3D? Il segreto, dicono i ricercatori, consiste nell’utilizzare non meno di tre diversi tipi di cellule della pelle – cheratinociti, melanociti e fibroblasti – mentre si utilizza un approccio “drop on demand” alla bioprintazione che consiste in due fasi distinte.

Le due fasi di questo approccio  sono: fabbricare strutture gerarchiche a base di collagene poroso che assomigliano strettamente alla regione cutanea della pelle e depositare cellule epidermiche come cheratinociti e melanociti in posizioni predefinite in cima a quei costrutti cutanei.

Insieme, queste due fasi si traducono in 3D in vitro costrutti pelle umana pigmentate, e i ricercatori hanno scoperto che potevano distribuire cellule vive in un modo molto più preciso utilizzando questo approccio bioprinting. “Quando abbiamo confrontato i costrutti 3D di pelle bioprotetta con quelli realizzati con un metodo di fusione manuale, abbiamo riscontrato due differenze distinte tra i due approcci di fabbricazione”, afferma Wei Long.

La prima di queste differenze era la distribuzione cellulare in cima alle regioni dermiche, e la seconda era la microstruttura all’interno delle regioni dermiche. Wei Long ha aggiunto che l’approccio bioprinting in due fasi “consente la distribuzione standardizzata delle celle stampate in un modo altamente controllato, rispetto all’approccio casting manuale”.

Ci sono anche altri vantaggi nel processo di biostampa 3D. Secondo i ricercatori di Singapore, la procedura in due fasi consente agli scienziati di manipolare le dimensioni dei pori all’interno delle matrici di fibroblasti di collagene 3D, consentendo loro di costruire il tipo di strutture porose gerarchiche visibili nella pelle normale. I ricercatori dicono che questo è molto più difficile da raggiungere usando un approccio di casting manuale.

In definitiva, a causa della facilità con cui è in grado di produrre strutture cutanee complesse, gli usi per questo sviluppo di bioprinting potrebbero essere molteplici. Essere in grado di stampare gli innesti di pelle con la corretta pigmentazione in 3D è un risultato enorme, poiché potrebbe consentire ai chirurghi di riparare le ferite con un alto livello di sottigliezza visiva. Ma il nuovo metodo potrebbe anche essere utilizzato, tra le altre cose, per realizzare strutture cutanee per la sperimentazione di farmaci e la ricerca sulla biologia cellulare.

Lo studio è stato documentato in una ricerca che è stata pubblicata sulla rivista Biofabrication . Gli altri autori erano Jovina Tan Zhi Qi, Wai Yee Yeong e May Win Naing.

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