{"id":970,"date":"2024-09-05T10:00:32","date_gmt":"2024-09-05T08:00:32","guid":{"rendered":"https:\/\/www.3dnatives.com\/it\/?p=970"},"modified":"2025-04-04T11:43:51","modified_gmt":"2025-04-04T09:43:51","slug":"3d-bioprinting-medicina-220920219","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.3dnatives.com\/it\/3d-bioprinting-medicina-220920219\/","title":{"rendered":"Il 3D Bioprinting \u00e8 il futuro della medicina personalizzata?"},"content":{"rendered":"

Il 3D Bioprinting<\/strong> \u00e8 diventato uno dei segmenti principali nel settore della stampa 3D in termini di innovazione. Fino a poco tempo fa, il mercato era concentrato principalmente nel Nord America; oggi molte aziende, laboratori e universit\u00e0 in tutto il mondo stanno esplorando questo campo<\/a>. Grazie a tecniche simili alla stampa 3D, cellule e biomateriali possono essere combinati e depositati strato per strato per creare parti e impianti con le stesse propriet\u00e0 di un tessuto naturale. I biomateriali<\/a> che possono essere utilizzati sono vari e vengono combinati in modo diverso a seconda delle cellule trattate e dall\u2019applicazione finale.<\/p>\n

Naturalmente, la pi\u00f9 grande impresa in questo campo sarebbe quella di biostampare un organo umano perfettamente funzionante. Ad oggi, la scienza non \u00e8 ancora a questo punto e ci sono numerose incognite legate a questo processo di stampa, ma la ricerca continua e i progressi sono sempre pi\u00f9 promettenti.<\/p>\n

\"bioprinting\"

Crediti immagine: FluidForm<\/p><\/div>\n

Qui di seguito affronteremo l’argomento e cercheremo di rispondere ad alcuni dei quesiti pi\u00f9 frequenti sul 3D Bioprinting. Inoltre, esploreremo i vari processi di stampa associati a questa tecnologia.<\/p>

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Gli inizi del 3D Bioprinting<\/h3>\n

Il motivo principale che ha spinto i ricercatori a tentare la strada del 3D Bioprinting \u00e8 stato il sogno di stampare in 3D un organo umano<\/a>. \u00c8 un fatto risaputo che la richiesta di trapianti continua ad aumentare ogni anno e che il numero di persone presenti sulle liste di attesa per un trapianto \u00e8 di molto superiore a quello dei donatori. Il 3D Bioprinting potrebbe essere la soluzione a questa grande problematica. Ma come nasce questa tecnologia?<\/p>\n

Il 3D Bioprinting nasce nel 1988, quando il Dr. Robert J. Klebe dell\u2019Universit\u00e0 del Texas presenta la tecnologia di cytoscribing. Si tratta di un metodo di microposizionamento di cellule per costruire tessuti sintetici bidimensionali e tridimensionali utilizzando una comune stampante inkjet. Nel 2002, il Professor Anthony Atala della Wake Forest University ha creato il primo organo servendosi della biostampa: un rene in scala ridotta. Per continuare a promuovere ulteriori innovazioni in ambito bioprinting, Organovo ha aperto le porte nel 2010 a SanDiego, in California. Il laboratorio ha presto iniziato a lavorare con gli sviluppatori di Invetech per creare una delle prime biostampanti sul mercato, la NovoGen MMX. Organovo si \u00e8 posizionata tra i leader nel settore e continua a lavorare allo sviluppo di innovazioni a livello di tessuto osseo, ha creato, ad esempio, un tessuto per il trapianto epatico.<\/p>\n

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il Professor Anthony Atala<\/p><\/div>\n

Un\u2019importante svolta ha segnato il settore nel 2019. Un team di ricercatori dell\u2019Universit\u00e0 di Tel-Aviv (TAU) ha stampato un cuore in 3D utilizzando cellule umane. Questo cuore era perfettamente corrispondente alle propriet\u00e0 immunologiche, cellulari e anatomiche di un paziente umano. Sebbene fosse delle dimensioni del cuore di un coniglio, la sua complessit\u00e0 \u00e8 stata una novit\u00e0 assoluta: \u201cIn passato sono riusciti a stampare in 3D la struttura di un cuore, ma non con cellule e vasi sanguigni. I nostri risultati dimostrano il potenziale del nostro approccio per la realizzazione di tessuti personalizzati e per la sostituzione di organi in futuro<\/em>\u201d, ha spiegato il Prof. Tal Dvir che ha condotto la ricerca in questo studio. In seguito alla svolta segnata dal team di ricercatori dell\u2019Universit\u00e0 di Tel-Aviv, anche BIOLIFE4D \u00e8 stata anche in grado di biostampare un cuore umano in miniatura, posizionandosi come la prima azienda negli Stati Uniti a riuscire nell\u2019impresa.<\/p>\n

Pi\u00f9 di recente, nel 2022, un gruppo di ricercatori della Boston University ha sviluppato grazie alla biostampa 3D una \u201cpompa microfluidica unidirezionale miniaturizzata cardiaca abilitata alla precisione\u201d (miniaturized Precision-enabled Unidirectional Microfluidic Pump), nota anche come miniPUMP. La caratteristica incredibile della miniPUMP \u00e8 che riesce a battere da sola, proprio come un cuore umano, grazie al suo tessuto vivo. Un passo significativo per far avanzare la ricerca sul funzionamento del cuore e su alcune malattie cardiache. Oltre a questo, altri progetti di successo di riproduzione di organi su scala ridotta si sono susseguiti negli ultimi anni, facendo intendere che la ricerca continua in questo senso.<\/p>\n

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miniPUMP (Crediti foto: Jackie Ricciardi)<\/p><\/div>\n

Ovviamente, per una tecnologia cos\u00ec ambiziosa non mancano le sfide. Uno dei principali limiti \u00e8 rappresentato dal costo elevato che ne ostacola spesso lo sviluppo, nonch\u00e9 delle problematiche relative all\u2019etica. Tuttavia, oggi esistono nuove tecniche, pi\u00f9 o meno costose, che stanno iniziando ad affermarsi.<\/p>\n

3D <\/span>Bioprin<\/span>ting<\/span>: processo e tecniche<\/span><\/span><\/h3>\n

Come accennato, il 3D Bioprinting pu\u00f2 avere numerosi usi nel settore della medicina e della ricerca medica. In generale, il processo che sottost\u00e0 a ogni applicazione \u00e8 la raccolta di dati che vengono poi lavorati e trasformati per elaborare il proprio progetto. Per lo sviluppo di tessuti e impianti funzionali con caratteristiche morfologiche e architettoniche simili a quelli umani \u00e8 spesso necessario partire dall\u2019anatomia del paziente. In linea generale, il processo prevede:<\/p>\n

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  • acquisizione di immagini (TAC; risonanza magnetica ecc.) e\/o di tessuti e cellule del paziente;<\/li>\n
  • ricostruzione dei tessuti danneggiati o delle parti che si vogliono riprodurre tramite software e tecniche di bioingegneria;<\/li>\n
  • selezione del biomateriale pi\u00f9 adatto;<\/li>\n
  • inserimento nel biomateriale delle cellule e creazione del materiale di stampa;<\/li>\n
  • scelta della tecnologia pi\u00f9 adatta per l\u2019applicazione finale.<\/li>\n<\/ul>\n

    Per quanto riguarda le tecnologie specifiche, in generale, le principali tecnologie utilizzate e approvate dalla comunit\u00e0 internazionale sono tre: Inkjet Bioprinting; Biorpinting a estrusione e Bioprinting a base laser. A queste si aggiungono altre tecniche pi\u00f9 sperimentali o sviluppate nell\u2019ambito di ricerche specifiche, ne elencheremo alcune.<\/p>\n

    Inkjet 3D Bioprinting<\/h4>\n

    Uno delle tecnologie pi\u00f9 note di <\/span>biostampa<\/span> 3D \u00e8 l\u2019Inkjet 3D <\/span>Bioprinting<\/span>. Q<\/span>uesta<\/span> tecnologia <\/span>\u00e8 molto simile al<\/span> processo <\/span>tradizionale <\/span>di stampa <\/span>Inkjet<\/span>,<\/span> o a getto di inchiostro<\/span>,<\/span> delle comuni stampanti<\/span>. <\/span><\/span>\u00c8 possibile<\/span>, <\/span>infatti<\/span>,<\/span> modificare <\/span>una classica<\/span> <\/span>stampant<\/span>e<\/span> e trasformarla in una <\/span>biostampante<\/span> 3D <\/span>con <\/span>bioinchiostri<\/span><\/span>. Questo metodo permette di depositare gocce di bioinchiostro <\/span>(anche noto come biomaterial<\/span>e<\/span> o biotin<\/span>a<\/span>)<\/span><\/span> strato dopo strato su un supporto di idrogel o una piastra di <\/span>Petri<\/span>. Questa tecnologia prevede due tipi di metodi, quello termico e quello piezoelettrico, entrambi basati su una forma di biotina.<\/span><\/span>\u00a0<\/span><\/p>\n

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    Il processo termico impiega un sistema riscaldante che crea bolle d\u2019aria che collassano e forniscono la pressione necessaria a espellere le gocce di bioinchiostro. Nel processo piezoelettrico, invece, un cristallo di ceramica piezoelettrica \u00e8 presente nell\u2019ugello. Questo materiale ha la capacit\u00e0 di dilatarsi e restringersi quando viene percorso da una corrente elettrica. Applicando una piccola corrente elettrica il cristallo si contrae o dilata, spingendo l’inchiostro fuori dall\u2019ugello. Uno svantaggio importante di questa tecnologia \u00e8 che pu\u00f2 causare danni alla membrana cellulare e dunque si avranno inchiostri a scarso contenuto di cellule.<\/p>\n

    Gli scienziati hanno fatto grandi progressi relativamente ai pattern delle molecole, delle cellule e degli organi con la stampa inkjet. Molecole come quelle del DNA sono state duplicate con successo, rendendo pi\u00f9 facile lo studio dei tumori e i potenziali trattamenti. Cellule che aiutano a combattere il cancro al seno sono state stampate con successo utilizzando questa tecnica; ci\u00f2 mantenendo le loro funzioni, con buone prospettive per la creazione di tessuti o organi viventi.<\/p>\n

    Organovo, utilizza la biostampa 3D inkjet per creare tessuti umani funzionali. Pi\u00f9 specificamente, l’azienda \u00e8 interessata alla riproduzione dei tessuti del fegato umano. Si concentra su questo per via della lunga lista di attesa per un trapianto di fegato negli Stati Uniti. Ci\u00f2 che Organovo spera di fare \u00e8 riparare la parte danneggiata del fegato, garantendo una soluzione che prolunghi la vita dell\u2019organo fino a quando il paziente non sia idoneo per un trapianto. Un\u2019attesa che talvolta pu\u00f2 durare diversi anni.<\/p>\n