Viola Sgarminato del Politecnico di Torino Stampa 3D e PCL elettrospinning per medicazioni e per guarire ferite croniche come quelle del diabete

Stampa 3D e PCL elettrospinning per medicazioni e riparazione delle ferite

Quando il corpo funziona come dovrebbe, le ferite si riparano naturalmente. A volte, tuttavia, le ferite non guariscono, a causa di condizioni come il diabete o altre malattie croniche. Ciò mette il paziente a rischio di infezione e altre complicazioni, nel peggiore dei casi richiede anche l’amputazione. Le ferite croniche colpiscono 37 milioni di pazienti in tutto il mondo e c’è un grande bisogno di un trattamento migliore di queste ferite.

Nella sua tesi di laurea, la studentessa del Politecnico di Torino , Viola Sgarminato, discute su come la biostampa 3D e l’elettrofilatura possono creare scaffold che promuovono effettivamente la riparazione delle ferite. Utilizzando una combinazione di elettrofilatura e stampa 3D con un bioplotter 3D EnvisionTEC , Sgarminato ha sviluppato delle strutture che avrebbero promosso la guarigione stimolando elettricamente le cellule della pelle.

“A questo scopo, gli scaffold gerarchici di polycaprolactone (PCL) e bioparticelle di titanato di bario piezoelettrico (BaTiO3) sono stati fabbricati usando la biostampa 3D e la tecnica di elettrofilatura”, spiega Sgarminato.
L’elettrofilatura è una tecnica che è stata utilizzata per decenni e comporta l’uso di una carica elettrica per centrifugare fili nanometrici da una soluzione polimerica. Ultimamente, è stato usato frequentemente in combinazione con la stampa 3D, in particolare con la stampa su carta . In una parte dello studio, Sgarminato ha utilizzato la tecnica per creare patch fibrosi. Ha anche utilizzato un 3D-Bioplotter per gli scaffold di stampa 3D per la rigenerazione della pelle.

“In questo lavoro è stata utilizzata la tecnica di bio-plotting per produrre impalcature di polipropolattone (PCL) con e senza nanoparticelle di titanato di bario”, dice. “Diversi campioni di spessori, porosità e geometrie sono stati testati per ottenere scaffold ottimizzati per la rigenerazione della pelle. Sono stati eseguiti processi a bassa e alta temperatura per produrre, rispettivamente, impalcature piezoelettriche e non piezoelettriche. Infatti, per stampare scaffold con BTNP omogeneamente distribuiti, è necessaria una soluzione di PCL e di conseguenza un processo a bassa temperatura. ”

Per la porzione elettrofilante del progetto, una soluzione, in particolare, ha funzionato meglio nella produzione di stuoie di fibre prive di difetti: il PCL era l’ingrediente chiave. Gli scaffold stampati in 3D sono stati esaminati per testarne la porosità e per confrontare quelli prodotti con la stampa 3D ad alta temperatura e bassa temperatura. Le medicazioni composte sono state esaminate anche utilizzando un microscopio elettronico a scansione per verificare l’adesione delle fibre all’impalcatura, e sono stati mostrati buoni risultati: anche se sottoposti a stiramento meccanico, le fibre sono rimaste attaccate al substrato.

Immagini SEM di fibre elettrofilate depositate su uno scaffold composito.
“I risultati che sono stati misurati in cellule 3T3 dopo 24 ore dalla semina dimostrano che l’adesione cellulare è comparabile per ogni substrato”, afferma Sgarminato. “Considerando i valori di assorbanza dopo 72 ore, il più alto incremento di proliferazione si verifica per i campioni 4,5 e 6 che corrispondono alle nanofibre PCL … Infatti, le nanofibre elettrofilate PCL rappresentano un substrato adatto per la crescita e la proliferazione delle cellule NIH 3T3. Le piccole differenze tra nanofibre PCL e compositi (campioni 7 e 8) suggeriscono una buona citocompatibilità delle medicazioni composte. Al contrario, come previsto, gli scaffold stampati senza nanofibre (campioni 2 e 3) non sono substrati appropriati per la proliferazione cellulare a causa della limitata superficie di coltura. ”
Puoi leggere la tesi completa, intitolata “Scaffali compositi con porosità su più lunghezze di scala per la rigenerazione della pelle”, qui . Il documento dimostra che l’elettrofilatura e il bioprinting 3D sono metodi efficaci per creare medicazioni per ferite che possono curare ferite croniche e promuovere la guarigione. Questa è un’importante applicazione di bioprinting; mentre molte persone attendono con impazienza il giorno in cui è possibile stampare e trapiantare in 3D gli organi umani funzionanti, sono applicazioni come queste che sono più immediate e possono salvare vite altrettanto efficacemente come un nuovo cuore.

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