Una biostampante portatile per il trattamento delle grandi ustioni della pelle

I RICERCATORI SVILUPPANO BIOPRINTER 3D PORTATILE PER IL TRATTAMENTO DI GRANDI USTIONI CUTANEE

I ricercatori dell’Università di Toronto (UoT) e del Sunnybrook Health Sciences Center hanno sviluppato un dispositivo portatile in grado di eseguire la bioprinting 3D di fogli di pelle in grado di curare le ferite da ustioni.

Descritto come una “stampante 3D portatile”, il dispositivo deposita fogli di materiale formati da un bioink che copre la ferita, contribuendo ad accelerare il processo di guarigione della pelle. È stato progettato come soluzione in situ per aiutare ad accelerare il processo di guarigione delle ferite per i pazienti con gravi ustioni su vasta area.

Il progetto dietro il dispositivo portatile è guidato da Richard Cheng (dottorando IBBME), sotto la supervisione del Professor Axel Guenther (MIE), e in stretta collaborazione con il Dr. Marc Jeschke, direttore del Ross Tilley Burn Center, e il suo team presso Sunnybrook Hospital.

Secondo l’ Organizzazione mondiale della sanità (OMS), circa 2018.000 decessi nel 2018 sono stati causati da ustioni – la stragrande maggioranza si è verificata nei paesi a basso e medio reddito. Il primo prototipo del dispositivo di bioprinting 3D portatile è stato presentato per la prima volta nel 2018. “La maggior parte delle bioprinter 3D attuali sono ingombranti, funzionano a bassa velocità, sono costose e sono incompatibili con l’applicazione clinica”, ha commentato all’epoca il dott. Axel Guenther.

La differenza tra il prototipo sviluppato due anni fa e il dispositivo aggiornato presentato dai ricercatori nel loro articolo, è la prova dimostrabile che il biomateriale depositato può effettivamente curare le ferite: “In precedenza, avevamo dimostrato che potevamo depositare le cellule su un’ustione, ma lì non c’era alcuna prova che ci fossero benefici per la guarigione delle ferite – ora l’abbiamo dimostrato ”, spiega Guenther.

La stampa 3D ha svolto un ruolo chiave nello sviluppo di soluzioni innovative per i trattamenti medici della pelle e la cura delle ferite. Ad esempio, nel 2018 gli scienziati del VTT Technical Center della Finlandia , una ricerca statale di proprietà e sviluppo senza scopo di lucro, hanno sviluppato un circuito stampato stampato in 3D di cellulosa nanostrutturata intelligente e un circuito stampato 3D che guarisce e monitora le ferite della pelle .

I ricercatori spiegano che l’attuale metodo di cura delle ustioni – l’innesto cutaneo autologo – non è efficace quando si tenta di guarire grandi ustioni di tutto il corpo. L’innesto cutaneo autologo, un metodo che trapianta la pelle sana da altre parti del corpo sulla ferita, non può fornire abbastanza pelle sana per guarire le ustioni a tutto spessore. Queste gravi ustioni sono caratterizzate dalla distruzione di entrambi gli strati più esterni e più interni della pelle, che spesso ricoprono una parte significativa del corpo.

Nel documento, i ricercatori spiegano: “L’attuale standard di cura prevede la rimozione del tessuto danneggiato dalla ferita, seguito dall’applicazione di un innesto cutaneo autologo con tessuti ottenuti utilizzando un dermatoma direttamente dalla pelle del paziente. Tuttavia, ustioni su vasta area lasciano spesso quantità insufficienti di pelle sana per la raccolta, precludendo questa applicazione in caso di lesioni gravi.

La stampante 3D portatile funziona utilizzando un rullo per erogare un foglio uniforme di biomateriale composto da un bioink mesenchimale a cellule di stroma (MSC). Le MSC sono cellule staminali che si differenziano in tipi di cellule specializzate a seconda del loro ambiente. Pertanto, in questo contesto, il bioink MSC favorisce la rigenerazione della pelle e riduce le cicatrici.

Per fornire una soluzione ai limiti dell’innesto cutaneo autologo nel trattamento di grandi ferite da ustioni, i ricercatori hanno sviluppato la bioprinter 3D palmare in modo da poter applicare facilmente il biomateriale in modo intuitivo: “Il design modulare dello strumento portatile garantisce all’operatore pieno controllo sulle dimensioni fisiche e sulla composizione materiale del foglio precursore della pelle risultante “, scrivono gli autori.

Dal prototipo del 2018, la bioprinter portatile ha subito 10 riprogettazioni. Il team mira a sviluppare un prodotto finale che può essere utilizzato dai chirurghi in una sala operatoria. L’attuale prototipo include una testina di stampa microfluidica monouso per garantire la sterilizzazione e una ruota morbida che segue il percorso della testina di stampa, consentendo un migliore controllo per ferite più ampie.

Entro i prossimi cinque anni, Jeschke ritiene che la stampante portatile per skin skin possa essere vista in un contesto clinico:

“UNA VOLTA UTILIZZATA IN SALA OPERATORIA, PENSO CHE QUESTA STAMPANTE CAMBIERÀ IL GIOCO NEL SALVARE VITE. CON UN DISPOSITIVO COME QUESTO, POTREBBE CAMBIARE COMPLETAMENTE IL MODO IN CUI PRATICHIAMO LA CURA DELLE USTIONI E DEI TRAUMI “.

Il documento, ” Strumento portatile per la consegna conforme alle ferite di fogli precursori della pelle migliora la guarigione in ustioni a tutto spessore “, è pubblicato in Biofabrication .

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