Bioprinting,
approccio
multidisciplinare
Medicina rigenerativa, arriva un gel per stampa 3D dentro il corpo. Iniettabile, si solidifica con i raggi laser. La ricerca è condotta dall’Istituto Veneto di Medicina Molecolare e dall’Università di Padova
I ricercatori del VIMM (Istituto Veneto di Medicina Molecolare) e dell’Università di Padova hanno mostrato in uno studio come sia possibile stampare/creare oggetti solidi all’interno di un organismo vivente per generare nuovo tessuto, iniettando un gel che esposto a una luce infrarossa si solidifica. Lo studio pone le basi per lo sviluppo futuro di tecniche di chirurgia non invasiva per riparare e ricostruire gli organi di pazienti affetti da patologie rare e complesse.
MODELLI DIGITALI E OGGETTI REALI. La stampa 3D o 3D printing è in grado di
convertire dei modelli digitali in oggetti reali. Oggi questa tecnologia viene utilizzata per
la creazione di innumerevoli manufatti, dai giocattoli ai gioielli. Negli ultimi anni lo
stesso principio di “stampa” è stato convertito dagli scienziati per poter generare dei
tessuti umani in laboratorio, una particolare applicazione chiamata 3D bioprinting.
Sebbene ancora in fase di sviluppo, si suppone che in un futuro il 3D bioprinting possa
rappresentare la nuova frontiera del trapianto di tessuti e di organi. I tessuti “stampati”
in laboratorio, potrebbero infatti venire successivamente trapiantati mediante chirurgia
nei pazienti che necessitano di un nuovo tessuto.
Il gruppo di ricercatori ha sviluppato così un gel fotosensibile in grado di solidificare se
esposto a un raggio laser (luce infrarossa) capace di attraversare i tessuti del corpo senza
danneggiarli. Infatti, grazie al controllo tridimensionale del laser è possibile
creare/stampare oggetti solidi all’interno del corpo di un organismo vivente. Il gel in
forma liquida può essere iniettato nei tessuti di un animale vivo ed essere solidificato in
strutture definite dall’esterno del corpo mediante l’esposizione a una luce emessa da un
laser che è in grado di attraversare i tessuti senza danneggiarli.
BIOGEL E TUTTE LE SUE APPLICAZIONI.Come dimostrato nello studio pubblicato
nella rivista internazionale “Nature Biomedical Engineering” (22 giugno 2020), questo
gel – spiegano VIMM e Unipd in una nota – può essere combinato con cellule donatrici,
iniettato nel sito anatomico di interesse e usato per generare nuovo tessuto senza dover
sottoporre l’animale a particolari pratiche chirurgiche. Questa nuova tecnologia è stata
chiamata intravital 3D bioprinting o i3D bioprinting in quanto consente di effettuare la
stampa 3D all’interno dei tessuti viventi. Tale studio pone delle nuove basi per lo
sviluppo futuro di tecniche di chirurgia non invasiva per riparare e ricostruire gli organi
di pazienti affetti da patologie rare e complesse. Poiché questo biogel può essere
utilizzato come inchiostro biologico per “stampare” diversi tessuti nella forma
desiderata, la sua potenziale applicazione riguarda le strategie di terapia cellulare
personalizzata e di “precision medicine” in ambito di medicina rigenerativa.
Il professor Nicola Elvassore, coordinatore dello studio il cui team di ricerca opera tra
Università di Padova e Istituto Veneto di Medicina Molecolare (VIMM), ha spiegato:
“Le tecniche più innovative di bioprinting 3D richiedono l’accesso diretto al tessuto della
penna per la biostampa tridimensionale, di conseguenza, il controllo della forma e
struttura del tessuto stampato è limitato a parti del corpo facilmente accessibili come la
pelle. Siamo davvero entusiasti del fatto che la nostra tecnica (che abbiamo nominato
intravital 3D bioprinting) permetta di visualizzare con altissima risoluzione la parte
anatomica di interesse e ‘stampare’ tessuti nella posizione e della forma desiderati”.
TECNOLOGIE MULTIDISCIPLARI. La dottoressa Anna Urciuolo, primo autore dello
studio e ricercatrice presso il VIMM, ha dichiarato: “Questo studio rappresenta una
delle sfide più grandi ed entusiasmanti della mia carriera. Infatti, per raggiungere i
risultati ottenuti è stato necessario fondere insieme tecnologie emergenti e
multidisciplinari. La coordinazione di tali approcci di ricerca ha permesso di superare i
limiti che esistevano nell’applicazione del 3D bioprinting in modelli viventi. Grazie alla
possibilità di ‘stampare’ all’interno di tessuti viventi, siamo stati in grado di controllare
spazialmente il delivery di cellule staminali muscolari, aumentando la loro abilità di
generare nuovo tessuto muscolare”.
In una prima fase i ricercatori hanno combinato il gel con le cellule donatrici selezionate
in base al tipo di tessuto su cui intervenire. Il biogel così composto è stato quindi
iniettato nell’area di interesse mediante l’uso una semplice siringa. Successivamente,
una speciale luce è stata diretta nell’area di interesse dall’esterno del corpo. Il biogel
sensibile ad una specifica lunghezza d’onda della luce è in grado di creare dei legami e
solidificare intrappolando al suo interno le cellule donatrici, generando quindi un
tessuto che si adatta e connette a quelli circostanti.
L’intravital 3D bioprinting è stata utilizzata per generare nuovo tessuto senza causare
danni agli organi o tessuti circostanti. Inoltre, questa procedura non genera nessun
prodotto secondario che possa rimanere nel corpo e ha il potenziale di poter essere
utilizzato per localizzare delle cellule donatrici nel tessuto ricevente. Questo approccio
potrebbe essere rivoluzionario nei casi dove le cellule dei pazienti non siano in grado di
riparare o ricostruire un tessuto danneggiato o mancante.
Sebbene ancora in una fase pre-clinica, questo tipo di ricerca di ingegneria tissutale
potrebbe portare allo sviluppo di nuove terapie per i pazienti con complesse condizioni
fisiche, in particolare in pazienti che hanno danni a organi o tessuti, oppure a interventi
di altissima precisione in cui la forma del tessuto rigenerato sia intimamente legata alla
sua funzione, ad esempio nelle terapie oftalmiche o approcci di neurochirurgia - riporta
l’agenzia Aska news. PANORAMA EDIT
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