Il bioprinting e il gel fluido per la sospensione di materiale biologico

Un team di ricercatori dell’Università di Huddersfield nel Regno Unito ha fatto un significativo passo avanti nel campo della bio-stampa 3D . Il team ha sviluppato uno speciale gel fluido che può essere utilizzato come mezzo per la sospensione di materiale biologico. Ciò risolverà un problema comune affrontato dagli scienziati che tentano di replicare il tessuto umano morbido, che è i livelli estremamente bassi di viscosità dei materiali polimerici per la stampa di bio utilizzati.

La bio-stampa 3D di solito funziona collocando strati di materiale biologico in una struttura specifica, che viene poi utilizzata come impalcatura per la formazione di tessuto organico. L’approccio ha un enorme potenziale per il trattamento di ossa rotte, ferite della carne e altri danni ai tessuti, poiché consente la crescita del tessuto gestita artificialmente da una progettazione digitale dettagliata, con una base organica che impedisce qualsiasi problema relativo alla biocompatibilità. L’utilizzo della tecnologia per stampare tessuti più morbidi è stato finora limitato, tuttavia, poiché la struttura simile al liquido del biopolimero indica che la struttura stampata non si è stabilizzata.

“Con materiali a viscosità molto bassa, quando deponi il primo strato, collassa sotto il suo stesso peso e non mantiene la sua forma”, ha affermato il dott. Alan Smith, lettore in materiali biopolimerici presso la School of Applied Science dell’Università di Huddersfield. “Quando metti il ​​livello successivo su di esso non si integrerà.”

Insieme al suo ex dottorando Samuel Moxon e ai colleghi dell’Università di Birmingham, Smith ha ora trovato un modo per rendere più efficace la bio-stampa di tessuti più morbidi. Invece di dover stare in piedi da soli e aderire alla piattaforma di stampa, il primo strato del tessuto biologico sarà sospeso in un gel viscoso che i ricercatori hanno fabbricato. Ciò mantiene la sua stabilità e consente di aggiungere gli strati successivi fino a quando non viene creata una struttura. Il gel funziona in modo simile al fluido amniotico viscoso in cui si sviluppa un embrione. Una volta che la struttura è completa, il gel fluido può essere facilmente lavato via, senza alcun danno causato al tessuto.

L’università ha acquisito una stampante 3D all’avanguardia per aiutare ulteriormente questa ricerca, e ora potrebbe continuare ad avere una vasta gamma di applicazioni diverse. Il team ha realizzato una proof-of-concept di successo sulla tecnica di produzione sospesa, che è stata delineata in un articolo intitolato “Suspended Manufacture of Biological Structures”, pubblicato nella rivista Advanced Materials . Questo articolo descrive in dettaglio la creazione di scaffold per tessuti che potrebbero essere utilizzati per la produzione di tappi osteocondriali, al fine di riparare i difetti della cartilagine.

Il team sta ora tentando di integrare il metodo nella ricerca più avanzata di ingegneria tissutale. Attualmente stanno studiando l’uso di una vasta gamma di diversi materiali polimerici, per produrre strutture che potrebbero essere utilizzate in studi clinici in un tempo relativamente breve.

Un’area di interesse sta lavorando con le cellule staminali, al fine di ampliare la gamma di usi del loro metodo. Le cellule staminali si sviluppano in modo diverso in base a come vengono stimolate dall’ambiente circostante, in modo che possano diventare cellule ossee, cellule adipose, cellule muscolari o qualsiasi altro tipo di cellula, a seconda del loro ambiente. Utilizzando le cellule staminali in combinazione con l’approccio della sospensione di gel fluido del team, è possibile sviluppare un unico metodo di base per stampare una gamma graduata di diversi tipi di materiale biologico, da molto morbido a molto rigido.

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