Un nuovo bio-inchiostro per la stampa 3D che incorpora un plasma ricco di piastrine

Un team di ricercatori dell’Università del Nebraska-Lincoln , del Massachussetts General Hospital e del MIT ha sviluppato un nuovo bio-inchiostro per la stampa 3D che incorpora un plasma ricco di piastrine. Ciò condurrà a tessuti 3D bio-stampati che hanno proprietà curative migliorate. Le piastrine nel sangue consentono la coagulazione intorno alle ferite e riparano anche i danni ai tessuti molli come i vasi sanguigni, la pelle, i muscoli, i tendini. L’uso di una sostanza plasmatica ricca di piastrine si è dimostrato utile come trattamento chirurgico in passato e combinarlo con la bio-stampa potrebbe aprire una gamma completamente nuova di applicazioni mediche.

“L’obiettivo finale è stampare costrutti di tessuti funzionali che possano essere impiantati per sostituire o riparare i tessuti danneggiati”, ha dichiarato Ali Tamayol del Nebraska, assistente professore di ingegneria meccanica e dei materiali. “Una delle sfide è creare strutture che, una volta impiantate in determinati tessuti o organi dopo una lesione, rilascino fattori di crescita che avviano i processi essenziali per la guarigione e la rigenerazione”.

Il bio-inchiostro del team contiene una miscela di un gel di alginato con cellule piastriniche. Questo è stato sviluppato per la bio-stampa. Il primo stadio, tuttavia, è stato quello di testare la sua capacità di influenzare la guarigione. I test iniziali effettuati sull’inchiostro in laboratorio hanno avuto risultati promettenti, se confrontati con un inchiostro simile senza piastrine. In meno di un giorno, l’inchiostro ricco di piastrine aveva indotto una migrazione cellulare sufficiente a guarire circa il 50 percento di un graffio su una pelle artificiale, mentre la versione senza piastrine ne copriva solo il 5 percento. L’inchiostro ha anche dimostrato l’altra proprietà unica che le piastrine possono offrire, che è la sua capacità di chiamare cellule di “rinforzo”. Ha incoraggiato più del doppio delle cellule staminali mesenchimali a migrare verso di esso rispetto alla versione senza piastrine, in un periodo di 24 ore. Queste cellule staminali possono quindi svilupparsi in muscoli, cartilagine o ossa.

Il cloruro di calcio è stato successivamente aggiunto all’inchiostro, che forgia i legami tra alcune delle catene polimeriche dell’alginato. Ciò ha reso il materiale più viscoso, ma ancora abbastanza malleabile per la stampa 3D. Un certo numero di strutture sono state stampate con l’inchiostro, tra cui una griglia, una struttura ad albero e una linea a serpentina. Ha dimostrato di stampare in modo efficace, dimostrando il potenziale sia per la guarigione del corpo sia per la stampa.

Le strutture stampate in 3D sono state quindi immerse in una soluzione di cloruro di calcio per rafforzarle ulteriormente, che è un metodo utilizzato dal corpo stesso. I siti di lesioni spesso hanno naturalmente innalzato i livelli di calcio, quindi l’implementazione di questo avrebbe aiutato a rinforzare le strutture di alginato bio-stampate 3D una volta impiantate nel corpo. Se sviluppato a livello dell’applicazione chirurgica, il bioinchiostro può anche essere miscelato con le piastrine del paziente insieme ad altre cellule. Questa miscela minimizzerebbe il rischio di una risposta immunitaria alla struttura bio-stampata in 3D, poiché si baserebbe sul DNA del paziente stesso.

I risultati del team sono stati dettagliati in un documento intitolato “Bioink specifici per il paziente per il bioprinting in 3D degli impalcati di ingegneria tissutale”, pubblicato sulla rivista  Advanced Healthcare Materials . Il loro progetto ha ricevuto il sostegno del National Institutes of Health, del Nebraska Tobacco Settlement e del Al-Sagri Research Fund del Massachusetts General Hospital.

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