Già da tempo si utilizza la biostampa 3D, ma come tecnologia ancora oggi risente di diverse limitazioni, in particolare per quanto riguarda i tempi di produzione. Per fortuna dalla Penn State University (Stati Uniti) arriva una nuova tecnica di biostampa 3D chiamata HITS-Bio, che permette di produrre tessuti umani più velocemente, aprendo nuove possibilità nella medicina rigenerativa.
Cos’è la biostampa 3D
Simile alla manifattura additiva industriale, la biostampa 3D mira a produrre materiali e oggetti utili per la medicina e la chirurgia. Pur impiegando sempre una stampante 3D, la biostampa prevede però la produzione di tessuti e organi attraverso un biomateriale, detto bioink, che viene depositato strato su strato.
Attualmente, questa tecnologia è ancora scarsamente utilizzata in ambito pratico, principalmente perché richiede molto tempo per produrre risultati concreti. Infatti oggi il suo impiego è per lo più nella ricerca sperimentale, e meno nella chirurgia. O almeno era così fin quando i ricercatori della Penn State University non hanno progettato l’HITS-Bio.
HITS-Bio, la biostampa 3D ad alta velocità
La tecnologia HITS-Bio (High-throughput Integrated Tissue Fabrication System for Bioprinting) rappresenta una rivoluzione nella biostampa di tessuti. Utilizzando cluster cellulari chiamati sferoidi, che riproducono fedelmente la densità cellulare umana, questa tecnica di biostampa 3D è in grado di creare tessuti funzionali e clinicamente utilizzabili a livello chirurgico.
Ma come funziona? In pratica, cellule viventi e altri biomateriali finiscono incapsulati in un substrato (simile a un idrogel) che permette di creare il sopraccitato bioinchiostro. Queste cellule però non rimangono ferme: esse crescono e proliferano, fino a maturare un tessuto 3D dopo poche settimane.
Come ha detto il professor Ibrahim Ozbolat, co-autore dello studio pubblicato sulla rivista Nature Communications, con questa tecnica è come
“[…] costruire un muro, dove le cellule sono i mattoni e il bioinchiostro funge da malta”.
Inoltre, grazie a un array digitale di ugelli, l’HITS-Bio consente di manipolare simultaneamente 16 sferoidi, riducendo drasticamente i tempi di produzione. Quello che prima richiedeva giorni ora può essere realizzato in meno di 40 minuti.
Risultati promettenti e nuovi obiettivi
Già dai primi risultati dei test i ricercatori sono riusciti a creare grazie a questa biostampa 3D un centimetro cubo di tessuto cartilagineo, utilizzando circa 600 sferoidi in meno di 40 minuti. Addirittura in un esperimento condotto su un modello animale, in cui i ricercatori hanno applicato il bioinchiostro direttamente su una lesione cranica, l’HITS-Bio ha garantito una guarigione del 91% in tre settimane e del 96% in sei settimane.
Proprio quest’ultimo risultato è stato reso possibile grazie all’integrazione della tecnologia microRNA, che permette di controllare l’espressione genica e guidare la crescita cellulare nella direzione desiderata.
Oltre alla produzione di tessuti, l’HITS-Bio potrebbe essere scalato per includere un numero maggiore di ugelli, permettendo la creazione di strutture più grandi e complesse, come organi interi.
Al momento, riferisce l’Università, i ricercatori stanno lavorando sull’integrazione di vasi sanguigni nei tessuti biostampati, essenziale per garantire la funzionalità e la sopravvivenza degli organi.
