Contenuto
- Come funziona la bioprinting
- Bioprinting su un chip
- Bioprinting e innesti ossei
- Bioprinting e rigenerativo della pelle e dei tessuti
- Bioprinting dei vasi sanguigni
Come funziona la bioprinting
Una stampante 3D è in grado di fornire profondità a qualunque cosa stia stampando, e una bioprinter lo fa distribuendo biomateriali come cellule viventi, colla sintetica e scaffold di collagene a strati per creare un oggetto. Questo processo è chiamato produzione additiva: i materiali alimentati nella stampante si solidificano man mano che escono per creare un oggetto 3D.
Ma non è così semplice come inserire materiali in una stampante 3D e premere un pulsante. Per arrivare alla fase di produzione additiva, la stampante deve ricevere un progetto, un'immagine generata dal computer di ciò che sta cercando di creare. Quindi, i materiali che si desidera utilizzare per l'oggetto vengono inseriti nella stampante. La stampante legge il file digitale che gli hai dato mentre stampa i materiali che gli hai dato a strati per ricreare l'oggetto desiderato. Ogni strato si raffredderà e si attaccherà l'uno all'altro (grazie al collagene, alla colla o, in alcuni casi, solo alle cellule stesse), creando un pezzo solido e stabile.
Per fare in modo che le cellule viventi (comunemente chiamate bioink) si nutrano di un bioprinter, ci sono una serie di percorsi che i ricercatori possono seguire. Innanzitutto, possono essere prelevati direttamente dal paziente per il quale stanno effettuando il bioprinting. Oppure, se vengono utilizzate per scopi di ricerca o nei casi in cui non possono utilizzare le cellule di un paziente, possono essere utilizzate cellule staminali adulte, in quanto possono essere manipolate per il tipo di cellule necessarie per la bioprinting per ricreare il tessuto.
Il progetto utilizzato da un bioprinter è spesso una scansione del paziente. Ciò consente al bioprinter di ricreare il tessuto facendo riferimento alla scansione e utilizzando strati sottili e precisi per costruire o stampare il tessuto.
Bioprinting su un chip
Uno dei modi in cui il bioprinting 3D viene attualmente utilizzato nelle comunità scientifiche e mediche è per testare la medicina rigenerativa. Al Wyss Institute di Harvard i ricercatori hanno sviluppato una bioprinter 3D in grado di produrre tessuti vascolarizzati di cellule umane viventi che vengono stampati su un chip. Usano questo tessuto su un chip per collegarlo a un canale vascolare, che consente alle ricerche di fornire nutrienti ai tessuti per monitorare la crescita e lo sviluppo.
La capacità di far crescere tessuto su un chip aiuta i ricercatori a esaminare nuove tecniche di medicina rigenerativa e test antidroga. Utilizzando un bioprinter 3D, i ricercatori sono anche in grado di esaminare diversi metodi per creare chip. Un risultato è stato la creazione di un cuore su un chip, con sensori per scopi di ricerca e raccolta dati. Ciò potrebbe aver richiesto in precedenza test sugli animali o altre misure.
Bioprinting e innesti ossei
Quando si tratta di praticare la medicina, c'è ancora molto da imparare e da testare nella creazione di organi bioprintati che siano scalati a misura umana. Ma si stanno compiendo notevoli passi, ad esempio nell'area dell'innesto osseo per risolvere i problemi con le ossa e le articolazioni che le circondano.
I progressi più notevoli provengono dai ricercatori della Swansea University in Galles. I bioprinter del team possono creare materiali ossei artificiali in forme specifiche necessarie utilizzando un materiale rigenerativo e durevole. I ricercatori della AMBER Science Foundation Ireland e del Trinity College di Dublino, in Irlanda, hanno creato un processo per supportare la bioprinting 3D del materiale osseo per aiutare con i difetti causati da resezioni tumorali, traumi e infezioni, nonché deformità ossee genetiche.
Anche l'Università di Nottingham in Inghilterra ha fatto progressi in quest'area della medicina, stampando una copia dell'osso che stanno sostituendo e rivestendola di cellule staminali. L'impalcatura è posta all'interno della carrozzeria. Nel tempo, con l'aiuto delle cellule staminali, viene completamente sostituito da un nuovo osso.
Bioprinting e rigenerativo della pelle e dei tessuti
La pelle è un'area di successo della medicina per la bioprinting grazie alla capacità della macchina di sovrapporsi durante la stampa. Poiché la pelle è un organo multistrato, composto da diverse cellule all'interno di ogni strato, i ricercatori sperano che nel tempo la bioprinting possa aiutare a riprodurre gli strati della pelle come il derma e l'epidermide.
I ricercatori della Wake Forest School of Medicine nel North Carolina stanno esaminando da vicino questo aspetto quando si tratta di ustionare le vittime che non hanno abbastanza pelle non danneggiata da raccogliere per aiutare con la cura e la guarigione delle ferite. In questo caso, il bioprinter otterrebbe le informazioni sulla ferita di quel paziente da uno scanner (inclusi la profondità e i tipi di cellule necessari) per aiutare a creare una nuova pelle che potrebbe quindi essere utilizzata sul paziente.
Alla Pennsylvania State University, i ricercatori stanno lavorando alla bioprinting 3D che può creare cartilagine per aiutare a riparare i tessuti delle ginocchia e di altre aree comunemente consumate dall'usura del corpo, così come la pelle e altri tessuti del sistema nervoso essenziali per la salute degli organi. .
Bioprinting dei vasi sanguigni
La capacità di ricreare i vasi sanguigni utilizzando un bioprinter è utile non solo nella possibilità di poterli trapiantare direttamente in un paziente, ma anche per i test antidroga e la medicina personalizzata. I ricercatori del Brigham and Women’s Hospital hanno fatto progressi in questo settore della medicina stampando fibre di agarosio che fungono da vasi sanguigni. I ricercatori hanno scoperto che questi vasi sanguigni bioprintati sono abbastanza forti da muoversi e formare reti più grandi, piuttosto che dissolversi attorno a una struttura esistente.
Una parola da Verywell
La ricerca che deriva dalla bioprinting è affascinante e, sebbene ci sia stato un grande progresso nella conoscenza e nei guadagni ottenuti dalla capacità di bioprinting ossa, pelle, vasi sanguigni, cartilagine e persino organi, c'è ancora molto più progresso da fare prima di molti di queste pratiche sono adattate alla medicina.
Alcuni potrebbero essere pronti prima di altri, però. Nel caso del bioprinting e il ricercatore della pelle sperano di avere la scienza pronta entro cinque anni per i soldati che subiscono estese ustioni in combattimento. Altre aree del bioprinting, come la ricreazione di organi per gli esseri umani, hanno ancora molta strada da fare in fase di sviluppo.
Quando si tratta di imitare i processi del corpo e osservare l'interazione di alcuni farmaci all'interno del sistema più ampio del corpo, il bioprinting ha aperto le porte alla raccolta di dati e a modi non invasivi per vedere come il corpo umano interagisce con determinate sostanze, il che potrebbe portare a medicina più personalizzata per i pazienti e meno effetti collaterali.