La stampa 3D guidata da ultrasuoni può aiutare a trattare le malattie nel corpo?

Un recente studio condotto da ricercatori americani ha permesso lo sviluppo di un metodo di stampa 3D direttamente nel corpo a partire dagli ultrasuoni. Il team sarebbe in grado di iniettare all’interno del corpo bioinchiostri 3D carichi di cellule e avvicinarli, con l’aiuto degli ultrasuoni, dove è necessario il trattamento. L’obiettivo è quello di somministrare sostanze medicinali o le cellule giuste il più vicino possibile a quelle malate. I primi test sono stati condotti con successo su topi e conigli e suggeriscono che sarebbe possibile riparare i tessuti danneggiati direttamente all’interno del corpo. La tecnica, denominata “Deep tissue in vivo sound printing” (DISP), rappresenta un progresso per il settore della produzione additiva nel settore medicale.

Le tecnologie 3D sono una risorsa molto utile per il settore sanitario. Permettono anche di progettare impianti su misura che saranno integrati nel corpo umano, o tessuti direttamente sulla pelle. Tuttavia, è spesso necessario un intervento chirurgico invasivo, che rende il processo più complesso e difficile. Ecco perché un team di scienziati del California Institute of Technology (Caltech) ha progettato un sistema di stampa che utilizza ultrasuoni guidati da immagini per posizionare i bioinchiostri 3D più in profondità nel corpo. Gli ultrasuoni, a differenza della luce infrarossa, sono in grado di raggiungere muscoli e organi.

La stampa 3D ad ultrasuoni: funzionamento e test

I ricercatori hanno usato un fascio di ultrasuoni focalizzati e un bioinchiostro appositamente formulato. Questo è un idrogel formato da catene di polimeri e agenti reticolanti. A ciò si aggiungono ingredienti specifici per la malattia che si desidera trattare. Gli agenti reticolanti sono incapsulati in particelle a base di liposomi. Questi sono lipidi i cui involucri esterni scompaiono sotto l’effetto del calore (a circa quaranta gradi). Questi liposomi evitano che il bioinchiostro si formi non appena viene depositato. Quindi controllano meglio la reticolazione e aumentano la sua velocità. Il team li ha testati creando stelle e gocce d’acqua.

I ricercatori spiegano che il loro metodo DISP è in grado di stampare biomateriali conduttivi ma anche carichi di farmaci, cellule o bioadesivi, permettendo di trattare una varietà di malattie. Sono stati così in grado di depositarli nei muscoli delle zampe di coniglio, ma anche vicino alla vescica malata di un topo. Wei Gao, ingegnere biomedico, aggiunge: “La penetrazione degli infrarossi è molto limitata. Raggiunge solo la parte inferiore della pelle. La nostra nuova tecnica raggiunge i tessuti profondi e può stampare una varietà di materiali per una vasta gamma di applicazioni, pur mantenendo un’eccellente biocompatibilità.”

Nei conigli, gli scienziati hanno raggiunto profondità fino a 4 centimetri sotto la pelle. Per i test condotti sul topo che soffriva di cancro alla vescica, hanno caricato il bioinchiostro con doxorubicina, un farmaco usato in chemioterapia che rallenta o blocca la crescita delle cellule. Il team ha scoperto che utilizzando il metodo DISP, le cellule tumorali sono state eliminate molto più rapidamente e in modo più importante rispetto all’iniezione medica tradizionale.

Wei Gao conclude: “Il nostro prossimo passo sarà quello di provare a stampare su un modello animale più grande e, se tutto va bene, saremo in grado di valutarlo negli esseri umani nel prossimo futuro. In futuro, con l’aiuto dell’IA, vorremmo essere in grado di attivare autonomamente una stampa ad alta precisione all’interno di un organo in movimento, come un cuore che batte.”

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*Crediti per la foto di copertina: Futura Sciences