I ricercatori della Nagasaki University e della Saga University hanno collaborato per creare strutture esofagee prive di scaffold con il bioprinting 3D

I RICERCATORI GIAPPONESI USANO TESSUTI BIOPRINTATI 3D SENZA SCAFFOLD PER LA MEDICINA RIGENERATIVA

I ricercatori della Nagasaki University e della Saga University hanno collaborato per creare strutture esofagee prive di scaffold con il bioprinting 3D.

I risultati della ricerca sono stati pubblicati nel documento intitolato Rigenerazione dell’esofago usando una struttura biomimetica senza scaffold creata con stampa bidimensionale .

Secondo il documento, i risultati mostrano che “le strutture tubolari esenti da impalcature simili a esofago create usando la stampa bio-3D potrebbero essere promettenti come sostituti per la riparazione dei difetti esofagei”.

I ponteggi, nell’ingegneria dei tessuti, si riferiscono a strutture extracellulari costituite da biomateriali che vengono utilizzati per la semina delle cellule. Il trapianto basato sull’impalcatura di solito comporta tre passaggi, trovare una fonte di cellule staminali dai pazienti, seminare le cellule sullo scaffold che promuove la proliferazione cellulare e infine impiantare chirurgicamente il tessuto dello scaffold all’interno del paziente.

Nell’ingegneria dei tessuti e nella medicina rigenerativa le soluzioni basate su scaffold sono state la norma. Il vantaggio di tale metodo di trapianto contro l’allotrapianto è che non si basa su donatori non identici, che potrebbero non essere sempre disponibili. Inoltre, in tutti i trapianti, quando un organo viene raccolto da un donatore esterno, il corpo può rifiutare il trapianto. Al contrario, il trapianto basato sullo scaffold raccoglie le cellule dal corpo del paziente stesso.

Nonostante i vantaggi della rigenerazione tissutale scaffold, problemi, come immunogenicità, degrado impalcatura , e la risposta immunitaria, possono verificarsi.

Oltre a questo, i trattamenti basati su scaffold sono anche limitati da materiali che possono essere utilizzati per creare scaffold. I materiali dell’impalcatura devono essere non tossici, in grado di mantenere le proprietà meccaniche necessarie per la crescita dei tessuti a lungo termine e non devono indurre una risposta immunitaria.

Per contrastare tali problemi nella medicina rigenerativa, i ricercatori giapponesi hanno stampato strutture prive di scaffold per creare tessuti per il trapianto. Questo lavoro è costruito sulla base di un precedente studio chiamato, in vitro biofabbricazione di tessuti e organi , condotto presso la Saga University .

Sferoidi multicellulari

I ricercatori hanno usato una tecnica chiamata aggregati di cellule sferoidali o sferoide multicellulare (MCS) per generare strutture tissutali esofagee.

Nel metodo MCS, le cellule distintive sono allevate in un ambiente non adesivo per consentire alle singole cellule di attaccarsi l’una all’altra. Queste cellule si uniscono a causa di un meccanismo di sopravvivenza. Una volta che i MCS sono formati vengono usati come bioink.

Nel recente studio, gli scienziati hanno utilizzato il metodo MCS per creare strutture esofagee e trapiantarli in ratti maschi F344 da 10 a 12 settimane .

Le MCS erano costituite da una miscela di cellule muscolari esofagee umane, cellule staminali del midollo osseo e cellule della vena ombelicale.

Per generare MCS, i ricercatori hanno utilizzato una stampante 3D bio Regenova con ago 9 × 9 della società Cyfuse Biomedical di Tokyo . La Regenova è un sistema a “ago-array”, i cui aghi in acciaio inossidabile agiscono come uno spiedo per i singoli sferoidi delle cellule fino a quando le cellule non sono fuse insieme.

Le strutture prive di scaffold sono state quindi trapiantate tra l’esofago e lo stomaco dei ratti, supportati da stent di silicio. Dopo l’intervento, tutti i ratti utilizzati nello studio sono sopravvissuti e nessuno di loro ha mostrato complicazioni.

Gli autori affermano nel documento: “Il presente studio dimostra la fattibilità dell’uso di queste strutture per la terapia del trapianto esofageo. Abbiamo impiantato con successo la struttura tubulare esofagea nei ratti e abbiamo scoperto che era ben innestato con la sua superficie luminale interna completamente coperta da cellule epiteliali. “

Futuro della medicina rigenerativa

L’uso della tecnologia di stampa 3D in biomedicina è riportato spesso. Alcuni dei recenti contributi della tecnologia includono la fabbricazione di complessi impianti spinali , bolo e fantasmi per la radioterapia.

Gli autori del recente studio ritengono che la loro ricerca di studio benefici nel trattamento delle malattie esofagee, come il cancro esofageo, che ammonta all’1% di tutti i casi di cancro negli Stati Uniti .

Il documento concludeva: “Sebbene questo lavoro sia il nostro primo passo nello studio della struttura esofagea realizzato con il sistema di stampa bio-3D, può contribuire allo sviluppo di trattamenti per le malattie esofagee che richiedono il trapianto”.

“LE STRUTTURE CREATE CON LA TECNOLOGIA DI STAMPA BIO-3D UTILIZZANDO UN APPROCCIO PRIVO DI SCAFFOLD HANNO MOSTRATO LA PROMESSA COME UN POTENZIALE SOSTITUTO PER IL TRAPIANTO ESOFAGEO”.

La ricerca discussa in questo articolo è intitolata: Rigenerazione dell’esofago usando una struttura biomimetica senza scaffold creata con stampa bidimensionale . È stato pubblicato nella rivista ad accesso aperto PLOS ONE . È stato scritto congiuntamente da Yosuke Takeoka, Keitaro Matsumoto, Daisuke Taniguchi, Tomoshi Tsuchiya, Ryusuke Machino, Masaaki Moriyama, Shosaburo Oyama, Tomoyuki Tetsuo, Yasuaki Taura, Katsunori Takagi, Takuya Yoshida, Abdelmotagaly Elgalad, Naoto Matsuo, Masaki Kunizaki, Shuichi Tobinaga, Takashi Nonaka, Shigekazu Hidaka, Naoya Yamasaki, Koichi Nakayama e Takeshi Nagayasu.

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