North Carolina State University e il bioprinting ad ultrasuoni

Lasciando poco al caso, gli scienziati della North Carolina State University hanno sviluppato un modo di organizzare le celle in gel biostampati in 3D. Con questo metodo, il team punta a migliorare la fedeltà dei tessuti artificiali rispetto ai loro equivalenti biologici. L’opinione è che questi tessuti potrebbero quindi essere utilizzati per il trattamento di lesioni comuni.

Rohan Shirwaiker, professore associato di NC State e corrispondente autore di un documento che discute i risultati, spiega: “Abbiamo raggiunto il punto in cui siamo in grado di creare prodotti medici, come protesi di ginocchio, stampando cellule viventi. Ma una sfida è stata organizzare le cellule che vengono stampate, in modo che il tessuto ingegnerizzato imiti più da vicino i tessuti naturali “.

“ABBIAMO ORA SVILUPPATO UNA TECNICA, CHIAMATA BIOFABRICAZIONE AD ULTRASUONI (UAB), CHE CI CONSENTE DI ALLINEARE LE CELLULE IN UNA MATRICE TRIDIMENSIONALE DURANTE IL PROCESSO DI BIOPRINTING.”

I ricercatori di NC State hanno sviluppato il loro metodo UAB utilizzando un bioprinter 3D DIA (Direct Ink Writing) di BioAssemblyBot. Fornito da Advanced Solutions Inc., BioAssemblyBot è alimentato da un braccio robotico a 6 assi.


All’interno del piano di stampa, il team dello stato dell’NC ha installato una camera a ultrasuoni. Riflettendo onde ultrasoniche attraverso il letto, questa camera genera una “onda ultrasonica permanente” in grado di interagire con le cellule vive. Lavorando come una specie di linea guida invisibile o pentagramma, le onde allineano le celle in righe. Controllando la frequenza e l’ampiezza delle onde, è quindi possibile controllare con precisione la disposizione delle celle per creare schemi e orientamenti specifici.

In un esperimento proof of concept, il team ha creato con successo un menisco del ginocchio utilizzando il loro approccio UAB. Ciò richiedeva un’organizzazione curva delle cellule ben allineate lungo la direzione del carico di trazione.

“Siamo stati in grado di controllare l’allineamento delle celle così come sono state stampate, strato dopo strato, in tutto il tessuto”, commenta Shirwaiker.

In ulteriori esperimenti, aggiunge, “Abbiamo anche dimostrato la capacità di allineare le cellule in modi che sono particolarmente importanti per altri tessuti molli ortopedici, come legamenti e tendini.”

Uno dei vantaggi dell’approccio di NC State è che è relativamente economico, utilizzando la tecnologia ad ultrasuoni acquistata per un costo una tantum. Inoltre, sebbene dimostrato in questo recente studio con DIW, Shirwaiker ritiene che “la tecnica UAB può essere utilizzata in combinazione con la maggior parte delle tecnologie di bioprinting esistenti”. Il team ora ha un brevetto in attesa per la tecnica UAB e sta cercando partner industriali per portarlo in commercio uso.

Un articolo completo che discute la sperimentazione del metodo, intitolato ” Biofabbricazione assistita da ultrasuoni e bioprinting di costrutti cellulari tridimensionali preferenzialmente allineati ” è pubblicato su Biofabrication journal. È co-autore di Parth Chansoria, Lokesh Karthik Narayanan, Karl Schuchard e Rohan A Shirwaiker.

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