Il tessuto bioprintento sintonizzabile usando lo SLA può portare all’ingegneria dei tessuti stampati 3D utilizzando questo metodo
Le malattie cardiovascolari come l’ipertensione e altre sono spesso causate da vasi sanguigni temprati e trovare un modo per sostituire tali vasi è stata una sfida in passato. Ma i ricercatori dell’Università del Colorado Boulder hanno sviluppato una tecnica di stampa 3D che consente il controllo localizzato della fermezza di un oggetto, che potrebbe aprire nuove possibilità per il tessuto di stampa 3D. Una possibile applicazione futura di questa tecnologia è nella creazione di arterie artificiali e tessuto d’organo. La ricerca è documentata in un documento intitolato ” Programmazione ortogonale di micro-meccano-ambienti eterogenei e geometrie in bio-stereolitografia tridimensionale “.
La ricerca presenta un metodo di stampa strato per strato con controllo programmabile su rigidità a grana fine, che consente ai ricercatori di imitare la complessa geometria di vasi sanguigni altamente strutturati ma flessibili.
“L’idea era di aggiungere proprietà meccaniche indipendenti a strutture 3D in grado di imitare il tessuto naturale del corpo”, ha detto Xiaobo Yin, professore associato del Dipartimento di ingegneria meccanica di CU Boulder e autore senior dello studio. “Questa tecnologia ci consente di creare microstrutture che possono essere personalizzate per modelli di malattie”.
Per superare le tradizionali sfide legate all’ingegneria dei vasi sanguigni, i ricercatori hanno trovato un modo per sfruttare il ruolo dell’ossigeno nel definire la forma finale di una struttura stampata in 3D.
“L’ossigeno di solito è una cosa negativa in quanto provoca una guarigione incompleta”, ha detto Yonghui Ding, ricercatore post-dottorato in ingegneria meccanica e autore principale dello studio. “Qui, utilizziamo uno strato che consente una percentuale fissa di permeazione di ossigeno.”
Mantenendo uno stretto controllo sulla migrazione dell’ossigeno e la sua successiva esposizione alla luce, i ricercatori possono controllare quali aree di un oggetto sono solidificate per essere più dure o più morbide, mantenendo la geometria generale allo stesso modo.
“Questo è uno sviluppo profondo e un incoraggiante primo passo verso il nostro obiettivo di creare strutture che funzionino come una cellula sana dovrebbe funzionare”, ha detto Ding.
I ricercatori hanno dimostrato la loro tecnica con la stampa 3D di tre diverse versioni di una struttura semplice: un raggio superiore supportato da due aste. Ogni struttura era identica per forma, dimensioni e materiali, ma variava nella rigidità della barra: morbida / morbida, dura / morbida e dura / dura. Le barre rigide sostenevano il raggio superiore mentre le barre morbide gli consentivano di collassare. I ricercatori hanno poi ripetuto l’esercizio con una piccola figura di guerriero cinese, rendendo l’esterno duro ma morbido all’interno.
La stampante 3D utilizzata dai ricercatori è in grado di stampare biomateriali fino a 10 micron, ovvero un decimo della larghezza di un capello umano. I ricercatori ritengono di poter migliorare ulteriormente la loro tecnica con il lavoro futuro.
“La sfida è creare una scala ancora più fine per le reazioni chimiche”, ha detto Yin. “Ma vediamo enormi opportunità per questa tecnologia e il potenziale per la fabbricazione di tessuti artificiali”.
Un decesso su quattro negli Stati Uniti è causato da malattie cardiache, per un totale di oltre 600.000 morti all’anno. È la principale causa di morte sia per gli uomini che per le donne, ma la scoperta di un modo per stampare in 3D i vasi sanguigni sani potrebbe fare una grande differenza. Detto questo, ci sono molte altre tecnologie di stampa dei tessuti che stanno facendo passi da gigante. Geometrie accordabili e materiali a gradiente sono già possibili con altre tecnologie e in altri materiali in bioprinting. Siamo rattristati dal fatto che così tanti media abbiano erroneamente riportato questa storia e sopravvalutato le affermazioni espresse dai ricercatori nel loro lavoro. Questo documento ci offre una nuova grande strada verso l’ingegneria dei tessuti, ma i media dovrebbero stare attenti a leggere i documenti di cui scrivono.
Gli autori dello studio includono Hang Yin, Yonghui Ding, Yao Zhai, Wei Tan e Xiaobo Yin.
