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I progetti di bioprinting: organi e tessuti stampati in 3D

Pubblicato il 6 Luglio 2022 da Nunzia A.
3d bioprinting

Il 3D bioprinting o biostampa 3D è un metodo per realizzare strutture cellulari a partire da bioinchiostri caricati con cellule staminali: strato dopo strato, il biomateriale viene depositato per creare pelle, tessuto o anche un organo. Il numero di progetti di 3D bioprinting è in aumento ed è incoraggiante: i laboratori stanno iniziando a produrre fegati, reni e cuori umani! L’obiettivo è di renderli vitali e questa è la sfida che i nostri ricercatori devono affrontare. A lungo termine, questo metodo permetterà di affrontare la mancanza di donatori di organi e di capire meglio alcune malattie. Ci sono ancora progressi da fare, ma abbiamo voluto presentarvi i principali progetti di bioprinting: organi e parti del corpo stampate in 3D.

Un cuore stampato in 3D

Un team di ricercatori israeliani ha stampato un cuore in 3D. L’organo era composto di cellule, vasi sanguigni, ventricoli e camere. I ricercatori hanno sviluppato un idrogel dal tessuto grasso del paziente stesso, riducendo il rischio di rigetto una volta impiantato. Si dice che il processo di stampa abbia richiesto solo tre o quattro ore. Il cuore ha le dimensioni di quello di un coniglio, ma è un inizio incoraggiante. Degni di nota sono anche i risultati ottenuti da BIOLIFE4D: l’azienda americana è riuscita a stampare in 3D un cuore umano in miniatura con ventricoli e camere.

Stampa 3D di un rene: uno dei primi progetti di 3D bioprinting

Nel 2011, il professor Anthony Atala, direttore del Wake Forest Institute for Regenerative Medicine, ha presentato per la prima volta un rene stampato in 3D. In sette ore, il suo team è stato in grado di progettare questo organo a partire da cellule staminali. Il rene non è riuscito a vivere molto a lungo, ma il progetto era pieno di spunti innovativi. Da allora, il lavoro di stampa è continuato. Ad Harvard, per esempio, i ricercatori sono riusciti a stampare in 3D un modello di tubulo prossimale vascolarizzato per capire meglio la struttura e la funzione del rene.

progetti 3d bioprinting

Anthony Atala mostra il rene stampato in 3D

Cornee artificiali stampate in 3D

L’Organizzazione Mondiale della Sanità stima che 10 milioni di persone nel mondo hanno bisogno di un intervento chirurgico per prevenire la cecità corneale, e 4,9 milioni soffrono già di cecità completa a causa della cicatrizzazione corneale. Nel 2019, i ricercatori della Newcastle University hanno sviluppato per la prima volta una cornea artificiale stampata in 3D che potrebbe essere trapiantata a chi ne ha bisogno. Dopo aver studiato e raccolto dati dall’occhio di un volontario, i ricercatori sono stati in grado di progettare un modello 3D della cornea. Uno degli aspetti più difficili è stato utilizzare i materiali giusti per mantenere la sua forma concava e trovare un inchiostro abbastanza sottile da essere estruso. Utilizzando una singola cornea umana sana, sono stati in grado di stampare in 3D 50 cornee artificiali, che è un importante progresso in oftalmologia.

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I ricercatori sono riusciti a sviluppare una cornea artificiale stampata in 3D

Una soluzione per combattere l’infertilità

Nel maggio 2017, i ricercatori della Northwestern University hanno sviluppato una soluzione per le donne con problemi di fertilità. All’epoca, hanno impiantato con successo un’ovaia bio-stampata in un topo sterile. Due anni dopo, i ricercatori hanno fatto dei progressi molto promettenti. Sono stati in grado di mappare la posizione delle proteine strutturali in un’ovaia di maiale, il che ha permesso loro di creare un biorepository per stampare ovaie funzionali per le donne. Il team ha spiegato che la loro metodologia potrebbe essere utilizzata per identificare altri tipi di proteine che potrebbero facilitare la creazione di bioinchiostri per altri organi.

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Le ovaie stampate in 3D sono state testate sui topi

Il mini fegato dell’Università di San Paolo

I ricercatori dell’Università di São Paulo in Brasile sono riusciti a stampare in 3D versioni in miniatura di un fegato umano a partire da cellule del sangue. Il processo è durato solo 90 giorni, dalla raccolta del sangue dal paziente alla produzione del tessuto. Questi piccoli organi del fegato svolgono tutte le funzioni dell’organo in questione: produzione di proteine vitali, stoccaggio di vitamine e secrezione di bile. Per produrre il tessuto epatico, il team ha utilizzato la biostampante Inkredible, commercializzata da Cellink, uno degli attori più riconosciuti nel mercato del bioprinting.

fegato stampato in 3d

Il mini fegato è stato stampato in 90 giorni (crediti foto: Agência FAPESP)

Un orecchio funzionale stampato in 3D

Il progetto di 3D bioprinting è stato reso possibile da una collaborazione con la Queensland University of Technology (QUT) per aiutare la piccola Maia Van Mulligan a riacquistare l’udito. L’ente di beneficenza Hear and Say, che ha sostenuto la bambina fin dall’inizio, dice che l’orecchio stampato in 3D è completamente funzionale e aiuterà Maia a recuperare l’udito. L’impianto dell’orecchio potrebbe essere creato anatomicamente usando le cellule cartilaginee della stessa paziente. Un progresso che permette anche di progettare un orecchio personalizzato a un costo inferiore – potrebbe essere più accessibile per i pazienti che ne hanno bisogno

orecchio stampato in 3d

La stampa 3D permette la creazione di dispositivi personalizzati

3D bioprinting della pelle

La società francese Poietis è nota per i suoi progetti di 3D bioprinting, in particolare la sua ricerca sulla pelle. Ha recentemente iniziato una sperimentazione clinica di impianto di pelle stampata in 3D, in collaborazione con la rete pubblica di ospedali di Marsiglia. Poietis progetta e commercializza biostampanti 3D e la sua gamma Next Generation Bioprinting è destinata all’ingegneria dei tessuti e alla ricerca clinica. La sua pelle stampata in 3D potrebbe essere utilizzata da chiunque abbia subito gravi ustioni, cancro o altri incidenti con conseguente perdita di pelle. L’obiettivo del produttore francese è quello di essere in grado di sviluppare una pelle che possa essere impiantata direttamente e progettata a partire dalle cellule del paziente stesso.

progetti 3d bioprinting

Crediti foto: Poietis

Verso la biostampa 3D di un pancreas

Un team di scienziati della Foundation of Research and Science Development si è posto l’obiettivo di sviluppare un pancreas funzionale stampato in 3D entro il 2020. Questo dovrebbe aiutare i pazienti diabetici ad evitare la necessità di iniettare insulina e ridurre al minimo il rischio di complicazioni secondarie correlate, che spesso portano alla morte. Il bioinchiostro sarebbe ottenuto da cellule staminali coltivate per produrre insulina e glucagone. Sarebbe compatibile con Bio X di Cellink e verrebbe utilizzato per progettare un pancreas strato per strato. Dai un’occhiata ai diversi progetti di biostampa 3D nel nostro video qui sotto:

Cosa ne pensi di questi diversi progetti di 3D bioprinting? Condividi la tua opinione nei commenti qui sotto o con la comunità di 3Dnatives sui nostri social Facebook, Twitter e Linkedin . Trovi tutti i nostri video sul nostro canale YouTube!

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