Dalla TU Wien arriva la cartilagine artificiale stampata in 3D
La produzione additiva ha raggiunto nuove frontiere in campo medicale: un gruppo di ricerca della TU Wien ha raggiunto una svolta utilizzando la stampa 3D per produrre cartilagine artificiale. Questa innovazione consente di coltivare in laboratorio un tessuto sostitutivo vivente su misura per le esigenze specifiche, un progresso cruciale per le applicazioni mediche. La speranza è infatti che la tecnologia possa rivelarsi preziosa in scenari come la sostituzione di cartilagini danneggiate, dove è essenziale la formazione di tessuti precisi.
Questo risultato rappresenta un significativo passo in avanti nel settore medico, poiché lo sviluppo di tessuto cartilagineo presentava numerose sfide prima dell’adozione di queste tecniche di stampa 3D di precisione. In precedenza, i tentativi di coltivare il tessuto in laboratorio con metodi alternativi hanno spesso incontrato complicazioni significative. La produzione di tessuti più grandi è particolarmente impegnativa con le cellule della cartilagine, poiché tra le cellule del tessuto cartilagineo si crea una struttura che non consente alle varie sfere cellulari di crescere insieme nella forma corretta.
Secondo uno degli autori dello studio, l’Ing. Oliver Kopinski-Grünwald dell’Istituto di Scienza dei Materiali della TU Wien, la coltivazione di cellule cartilaginee da cellule staminali rappresenta una sfida minore. Il problema principale è la mancanza di controllo sulla forma del tessuto risultante. Ciò è in parte attribuito alla tendenza degli ammassi di cellule staminali a cambiare forma nel tempo e a ridursi. Per determinare la forma del tessuto risultante, il team di ricerca della TU Wien sta ora utilizzando sistemi di stampa 3D di precisione basati sul laser per creare strutture di supporto per le cellule staminali.
Il processo di creazione della cartilagine artificiale
Le strutture di supporto formano impalcature dense che possono essere utilizzate per creare una varietà di forme. Si tratta di formazioni microscopiche e sferiche, ciascuna delle quali misura solo un terzo di millimetro di diametro. Una volta formate, le strutture vengono infuse con cellule staminali che occupano immediatamente l’intero volume dell’impalcatura. Queste cellule si fondono non lasciando spazi vuoti e dando vita a un tessuto uniforme, omogeneo e vivente.
Struttura di supporto 3D infusa con cellule viventi.
Gli elementi costruttivi stampati in 3D svolgono un ruolo fondamentale nella stabilizzazione della struttura complessiva. Costruiti in plastica biocompatibile e degradabile, questi elementi si degradano naturalmente nel tempo. Ciò che rimane è il tessuto completamente sviluppato nella forma prevista, garantendo una perfetta integrazione e compatibilità con i processi naturali dell’organismo. Per questo motivo, i ricercatori sono riusciti a produrre in modo affidabile costrutti di tessuto con cellule uniformemente distribuite e ad alta densità cellulare. Secondo il Prof. Aleksandr Ovsianikov, responsabile del gruppo di ricerca sulla stampa 3D e il 3D Bioprinting presso la TU Wien, questa scoperta della cartilagine artificiale non sarebbe stata possibile con approcci precedenti.
Il progresso delle strutture miniaturizzate stampate in 3D va oltre il tessuto cartilagineo, presentando potenziali applicazioni per vari altri tipi di tessuto. Ad esempio, la prospettiva di produrre tessuti più grandi, come il tessuto osseo, è da indagare per il futuro. Tuttavia, con l’aumento delle dimensioni del tessuto, è necessario considerare anche l’aggiunta dei vasi sanguigni per garantire un adeguato apporto di sostanze nutritive e la rimozione dei rifiuti. Spiega Kopinski-Grünwald:
Un primo obiettivo sarebbe quello di produrre piccoli pezzi di tessuto cartilagineo su misura da inserire nel materiale cartilagineo esistente dopo una lesione. In ogni caso, ora siamo stati in grado di dimostrare che il nostro metodo per produrre tessuto cartilagineo utilizzando micro-strutture (scaffold) sferiche funziona in linea di principio e presenta vantaggi decisivi rispetto ad altre tecnologie.
Per maggiori informazioni, lo studio completo è disponibile: QUI.
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*Tutti i crediti fotografici: TU Wien
