Stampa 3D e criogenia per le strutture biologiche super morbide per organi artificiali

Il ghiaccio secco aiuta i ricercatori dell’Imperatore 3D a stampare strutture biologiche super morbide per organi artificiali

I ricercatori dell’Imperial College di Londra hanno sviluppato una nuova tecnica di congelamento e stampa 3D che può essere utilizzata per creare strutture biologiche per la rigenerazione dei tessuti e gli organi di riproduzione. Le strutture stampate possono imitare le proprietà di organi come cervello e polmoni.

Le strutture portanti stampate in 3D stanno diventando sempre più comuni nel campo dell’ingegneria dei tessuti, mentre gli scienziati cercano di trovare modi per creare organi umani artificiali per scopi di trapianto o di screening dei farmaci. Ma gli scaffold, che possono essere “seminati” con le cellule, sono particolarmente utili per l’uso nella rigenerazione dei tessuti, aiutando le parti danneggiate del corpo a guarire usando cellule viventi fresche.

Una nuova tecnica sviluppata dai ricercatori dell’Imperial College di Londra consente la creazione di scaffold incredibilmente morbidi che riproducono fedelmente i tessuti molli del corpo umano. I ricercatori ritengono che il metodo potrebbe aiutare la rigenerazione dei tessuti molli e potrebbe un giorno aiutare la rigenerazione del cervello e del midollo spinale utilizzando cellule neuronali seminate.

La nuova tecnica prevede l’uso sia della stampa 3D che della criogenia (congelamento) e nei primi test, i ricercatori hanno seminato gli scaffold stampati in 3D con cellule di fibroblasti dermici. Queste cellule generano tessuto connettivo nella pelle, e i ricercatori hanno notato che i loro scaffolds stampati hanno avuto successo nell’attaccamento e nella sopravvivenza del nuovo tessuto connettivo.

Nel nuovo processo, l’anidride carbonica solida (ghiaccio secco) viene utilizzata per raffreddare rapidamente un inchiostro di idrogel mentre viene estruso da una stampante 3D. Mentre è congelato, l’idrogel non può essere usato per scopi funzionali, ma una volta scongelato, il gel stampato è morbido come i tessuti umani ma abbastanza forte da reggere se stesso. Ciò rappresenta un importante passo avanti, perché il collasso delle strutture di idrogel è stato storicamente un problema comune per gli scienziati che lavorano in quest’area.

I ricercatori ritengono che l’uso del ghiaccio secco abbia contribuito in maniera determinante al successo del progetto: “La criogenica è l’aspetto nuovo di questa tecnologia”, ha spiegato il dott. Antonio Elia Forte, uno dei ricercatori del Dipartimento di Bioingegneria di Imperial. “Usa il cambio di fase tra liquido e solido per innescare la polimerizzazione e creare oggetti super morbidi in grado di mantenere la loro forma. Ciò significa che la tecnologia ha una vasta gamma di possibili usi. ”

È un piccolo passo per i ricercatori, ma potrebbe portare a importanti traguardi futuri: la creazione di repliche di parti del corpo o persino di interi organi che potrebbero essere utilizzati per i test scientifici, magari sostituendo i corpi di animali utilizzati per la pratica chirurgica. La ricerca potrebbe anche portare a nuove possibilità nella crescita delle cellule staminali, un processo che può produrre diversi tipi di cellule.

Tutto questo succederà solo se i ricercatori con base a Londra potranno aumentare i loro esperimenti, passando da sezioni di tessuto minuscole a strutture molto più grandi. “Al momento abbiamo creato strutture di pochi centimetri, ma idealmente vorremmo creare una replica di un intero organo usando questa tecnica”, ha detto Zhengchu Tan, un altro ricercatore del Dipartimento di Ingegneria Meccanica di Imperial.

La ricerca “Stampa 3D criogenica di idrogel super soft” è stata pubblicata su Nature: Scientific Reports . Gli altri autori erano Cristian Parisi, Lucy Di Silvio e Daniele Dini.

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