Logo salute24

Cuore, è in arrivo la stampa 3D?

Parti di cuore riprodotti con una stampante 3D grazie a una tecnica all’avanguardia. Il futuro della medicina dei trapianti e della chirurgia ricostruttiva potrebbe servirsi di questo strumento innovativo  che ha permesso di ottenere tessuti cardiaci utilizzando il collagene. La tecnica è stata perfezionata da ricercatori della Carnegie Mellon University di Pittsburgh (Stati Uniti).

I risultati delle sperimentazioni sono stati illustrati in un articolo pubblicato su Science: “Quello che abbiamo mostrato è che possiamo stampare pezzi di cuore che funzionino davvero, come una valvola cardiaca o un piccolo ventricolo che batte, a partire da cellule e collagene. Usando i dati dell’imaging a risonanza magnetica di un cuore umano, siamo stati in grado di riprodurre accuratamente strutture anatomiche specifiche per il paziente, collagene e cellule cardiache umane biostampate in 3D”, spiega Adam Feinberg, uno dei ricercatori coinvolti.

Collagene e stampa 3D

Negli ultimi anni è stata messa a punto la tecnica della biostampa 3D con l’obiettivo di stampare in tre dimensioni tessuti umani attraverso la stratificazione delle cellule. Viene usato un bio-inchiosto formato da cellule per creare questi tessuti mentre un idrogel, un gel a base di acqua, è usato come una sorta di filler per riempire gli spazi vuoti della matrice e per proteggere le cellule.

Per realizzare la complessa matrice per i tessuti biologici ingegnerizzati i ricercatori si sono serviti di collagere, la principale proteina strutturale del corpo umano. Tuttavia hanno dovuto superare delle difficoltà correlate alla sua natura: “Il collagene è un materiale biologico estremamente vantaggioso da poter utilizzare con la stampa perché potrebbe costituire ogni singolo tessuto dell’organismo. Ciò che comunque ostacola la biostampa 3D è il fatto che abbiamo a che fare con un fluido; provando a stamparlo si forma una sorta di pozza. Così abbiamo sviluppato una tecnica che evita la sua deformazione”, aggiunge un altro specialista, Andrew Hudson. 

Verso medicina rigenerativa e trapianti

Ogni organo umano, come il cuore, è costruito da cellule specializzate che sono tenute insieme da una struttura biologica chiamata matrice extracellulare. Questo reticolato di proteine fornisce la struttura e i segnali biochimici di cui le cellule si servono per compiere le proprie funzioni. Tuttavia fino a ora non è stato possibile riprodurre questa complessa architettura utilizzando i metodi tradizionali di biostampa. La tecnica innovativa messa a punto nel laboratorio di Feinberg e colleghi è stata ribattezzata Fresh (Freeform Reversible Embedding of Suspended Hydrogels) 3D. Questa permette al collagene di depositarsi in un supporto gelatinoso; in questo modo può di solidificarsi prima di essere rimosso. Il supporto gelatinoso potrà poi essere facilmente dissolto portando la sua temperatura da quella ambiente a quella corporea (37°C) dopo aver completato la stampa. In questo modo i ricercatori hanno potuto rimuovere il gel senza danneggiare la struttura stampata fatta di collagene o di cellule.

Il metodo – fanno sapere i ricercatori – è promettente perché permette di stampare delle impalcature di collagene su larga scala per i diversi organi umani. E potrebbe non essere limitato al collagene, ma applicarsi ad altre sostanze, dalla fibrina all’acido ialuronico, che potrebbero dunque essere stampate usando la stessa tecnica testata nello studio. I ricercatori hanno anche sviluppato un protocollo open-source che ne agevolerà l’uso in tutti i laboratori che volessero sperimentare il metodo.

Guardando ancora più in là, la tecnica Fresh troverebbe applicazione anche nella medicina rigenerativa o nella riparazione delle ferite, oltre che nei trapianti. Fondamentale è la “convergenza delle tecnologie”, come sottolineano i ricercatori, ovvero la bioingegnerizzazione, la scienza delle cellule staminali, l’apprendimento automatico per far avanzare queste scoperte: “Davanti a noi ci sono anni di ricerca ma dovremmo essere soddisfatti perché stiamo facendo grandi passi in avanti verso l’ingegnerizzazione di organi e tessuti umani funzionanti”, conclude Feinberg.

 

Foto: © Dmytro Tolokonov - Fotolia.com

 

di red.
Pubblicato il 08/08/2019

potrebbe interessarti anche: