Un ventricolo cardiaco stampato in 3D che batte davvero

Le malattie cardiache sono una delle principali cause di morte a livello mondiale. Per questo motivo, la ricerca sul queste malattie è imperativa. Gli scienziati di Harvard hanno fatto un passo avanti grazie al bioprinting. Utilizzando uno speciale inchiostro a base di fibre, sono stati in grado di stampare in 3D un ventricolo cardiaco funzionale in grado di imitare il battito di un cuore umano.

Non è la prima volta che la biostampa 3D viene utilizzata per creare organi. Attualmente c’è una carenza di donazioni di organi e per colmare questa lacuna, il bioprinting, ovvero l’uso di cellule reali per stampare parti viventi, è stato proposto come una seria alternativa. Tuttavia, sebbene la ricerca continui, la pratica clinica è ancora lontana. La creazione però di un tessuto cardiaco stampato in 3D che possa effettivamente battere, ci porta un passo più vicino non solo alla possibilità di creare tessuti stampati in 3D per la ricerca, ma anche di stampare interi organi.

Suji Choi, ricercatore associato presso il SEAS e primo autore del lavoro, spiega: “Si è cercato di replicare le strutture e le funzioni degli organi per testare la sicurezza e l’efficacia dei farmaci, come modo per prevedere ciò che potrebbe accadere in ambito clinico. L’inchiostro FIG è in grado di scorrere attraverso l’ugello di stampa ma, una volta stampata la struttura, mantiene la sua forma 3D. Grazie a queste proprietà, ho scoperto che è possibile stampare una struttura simile a un ventricolo e altre forme 3D complesse senza utilizzare materiali di supporto o impalcature aggiuntive“.

Un muscolo cardiaco funzionante stampato in 3D

In un articolo pubblicato su Nature Materials, i ricercatori della Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS), mostrano come hanno sviluppato un nuovo inchiostro idrogel che è stato infuso con fibre di gelatina, noto come inchiostro gel infuso con fibre (FIG). Questo inchiostro è stato utilizzato per consentire la stampa 3D di un ventricolo cardiaco funzionale in grado di imitare il battito di un vero cuore umano. L’inchiostro viene stampato attraverso un ugello e, a differenza di altri inchiostri, la struttura è in grado di mantenere la sua forma 3D subito dopo la stampa, grazie all’inclusione delle fibre, rendendo così possibile la stampa di una struttura simile a un ventricolo senza l’utilizzo di materiali di supporto o impalcature aggiuntive, secondo Choi. Inoltre, il team è stato in grado di controllare la direzione di stampa per controllare l’allineamento delle cellule del muscolo cardiaco.

Una volta applicata la stimolazione elettrica, si innescava un’ondata coordinata di contrazioni in linea con la direzione di quelle fibre, in sostanza il pompaggio. Anche se questa versione è piuttosto semplificata e miniaturizzata, i ricercatori stanno lavorando per costruire tessuti cardiaci più simili alla vita, con muscoli più spessi. Attualmente, il ventricolo stampato in 3D è già in grado di pompare un volume di fluido da 5 a 210 volte superiore rispetto ai precedenti cuori stampati in 3D, aprendo così la strada alla costruzione di valvole cardiache, cuori in miniatura a doppia camera e altro ancora.

Kevin “Kit” Parker, professore di bioingegneria e fisica applicata della famiglia Tarr e capo del gruppo di biofisica delle malattie del SEAS, nonché autore senior del lavoro, conclude: “Le FIG sono solo uno degli strumenti che abbiamo sviluppato per la produzione additiva. Abbiamo altri metodi in fase di sviluppo, mentre continuiamo a cercare di costruire tessuti umani per la terapia rigenerativa“. Per saperne di più, QUI.

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