Un inchiostro a base di microalghe potrebbe essere utilizzato per la stampa 3D in medicina

Le microalghe sono un gruppo eterogeneo di microrganismi che fotosintetizzano e si stima che producano circa il 50% dell’ossigeno mondiale. In quanto materia prima rinnovabile, hanno già numerose applicazioni, ad esempio nella produzione alimentare o nella generazione di energia. Ma ora si sta aprendo un altro entusiasmante campo di applicazione per le microalghe, che potrebbero svolgere un ruolo chiave in medicina grazie all’uso della produzione additiva.

Un team di ricerca internazionale guidato dalla Prof.ssa Eva Blasco dell’Istituto per l’ingegneria dei sistemi molecolari e dei materiali avanzati dell’Università di Heidelberg ha sviluppato il primo inchiostro a base di microalghe per la stampa 3D di microstrutture complesse e biocompatibili. La Prof.ssa Blasco sottolinea che finora sono stati utilizzati principalmente polimeri di origine petrolchimica, soprattutto nella polimerizzazione a due fotoni necessaria per la produzione di microstrutture. Questi polimeri contribuiscono all’esaurimento dei combustibili fossili, al rilascio di gas serra e spesso all’uso di componenti tossici. Il nuovo inchiostro a base di microalghe rappresenta invece un’alternativa ecologica.

Diatomee e microrganismi acquatici

Sono stati utilizzati due tipi di alghe particolarmente ricche di grassi sotto forma di trigliceridi e quindi ideali come “biofabbriche” per la produzione di materiali sostenibili: la diatomea Odontella aurita e l’alga verde Tetraselmis striata. Per produrre l’inchiostro di microalghe, i trigliceridi vengono estratti dalle alghe e funzionalizzati con acrilati per consentire una rapida polimerizzazione. Quando vengono esposti alla luce, i coloranti verdi fotoattivi innescano una reazione chimica che indurisce l’inchiostro di microalga. “In questo modo evitiamo di utilizzare additivi potenzialmente tossici come i fotoiniziatori usati negli inchiostri convenzionali”, spiega Clara Vazquez-Martel, dottoranda del gruppo di ricerca di Eva Blasco all’IMSEAM.

Per testare infine la biocompatibilità dell’inchiostro di microalghe, i ricercatori hanno condotto esperimenti con strutture cellulari. Si trattava di produrre micro-scaffold 3D sui quali le cellule sono state coltivate per 24 ore, con un impressionante tasso di sopravvivenza del 100%. “I nostri risultati aprono nuove possibilità non solo per una stampa 3D più sostenibile con la luce, ma anche per applicazioni nel campo delle scienze della vita, dalle colture cellulari 3D agli impianti biocompatibili”, sottolinea il Prof. Blasco.

Con l’inchiostro di microalghe è possibile produrre microstrutture 3D complesse con notevole qualità e precisione grazie alla stampa 3D (crediti fotografici: © Clara Vazquez-Martel)

In futuro, l’inchiostro di microalghe potrebbe essere utilizzato in medicina per produrre micro e nanostrutture precise o come base per impianti e impalcature per colture cellulari 3D. Grazie alla sua alta risoluzione, offre anche un potenziale per applicazioni in ottica, fotonica, microfluidica e biomedicina. Grazie alla sua biocompatibilità, è particolarmente adatto per la stampa di prodotti che entrano in contatto con i tessuti viventi.

Allo stesso tempo, i nuovi materiali possono proteggere l’ambiente, poiché le alghe ricrescono rapidamente e producono anidride carbonica durante la coltivazione. “Nonostante i loro vantaggi, le microalghe sono state poco considerate come materie prime per la stampa 3D basata sulla luce”, spiega la prof.ssa Blasco, che con il suo gruppo conduce ricerche che vertono su chimica macromolecolare, scienza dei materiali e nanofabbricazione 3D.

Il lavoro di ricerca è stato svolto nell’ambito del cluster di eccellenza “3D Matter Made to Order”, una collaborazione tra l’Università di Heidelberg e il Karlsruhe Institute of Technology (KIT). Hanno partecipato anche ricercatori del KIT e dell’Universidad de Las Palmas de Gran Canaria. Per saperne di più sulla ricerca, QUI.

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