Creazione di strutture vascolari utilizzando stampanti desktop 3D a basso costo
In una tesi dal titolo ” Ingegneria delle reti vascolari all’interno di idrogel biocompatibili usando la tecnologia di stampa 3D “, uno studente di dottorato chiamato Juan Liu discute la necessità di nuove tecnologie nella guarigione delle ferite. Mentre i lembi cutanei e gli innesti sono il “gold standard” nel trattamento clinico di grandi difetti cutanei e del tessuto sottocutaneo, ci sono molte complicazioni che possono derivare da questi trattamenti, e c’è anche il problema di non avere abbastanza pelle per essere in grado di raccogliere coprire ferite particolarmente grandi.
La stampa 3D, tuttavia, utilizzando le cellule staminali, consente di creare una quantità illimitata di tessuto per curare ferite di grandi dimensioni. L’utilizzo di cellule dal paziente riduce anche il rischio di rigetto. Al fine di creare e mantenere il tessuto vivo, tuttavia, è necessaria la vascolarizzazione, il che significa che i vasi sanguigni devono essere stabiliti, che è la parte difficile dell’ingegneria tissutale. Liu ipotizza che la tecnologia di stampa 3D desktop open source possa essere utilizzata per progettare e fabbricare “tessuti multicellulari bio-artificiali personalizzati con canali di rifornimento simili a vasi e corrispondenti bio-reattori per la coltura di tessuti 3D a lungo termine”.
Liu delinea i seguenti obiettivi:
Utilizzare software open source per progettare tessuti 3D con modelli vascolari e fabbricarli con stampanti 3D desktop
Analizzare la sopravvivenza cellulare e la funzione nel tempo nei tessuti 3D rispetto ai modelli vascolari
Generare bioreattori stampabili 3D che consentono il monitoraggio online del processo
Prevenire il restringimento dei tessuti 3D
Genera tessuti multistrato 3D con diversi tipi di cellule
Liu prosegue dimostrando come la tecnologia di stampa 3D possa essere utilizzata per formare con precisione strutture vascolari all’interno di idrogel carichi di cellule. Crea anche “bioreattori personalizzati per PLA e PDMS per perfusione continua e funzionamento in tempo reale”. Le strutture vascolari formate all’interno degli idrogel a gabbia cellulare, create dalla stampa 3D, sono state in grado di aumentare la vitalità delle cellule che circondano le strutture vascolari .
“Inoltre, il sistema finale basato su PDMS ha dimostrato di sostenere la coltura cellulare 3D a lungo termine, che è la base per la proliferazione e la formazione dei tessuti 3D in vitro”, afferma Liu. “Tra gli altri questo approccio presenta vantaggi unici nel fabbricare un dispositivo vascolare multistrato a base di idrogel in modo economico e veloce, che ha un enorme potenziale per una cultura cellulare 3D praticabile, ingegneria dei tessuti complessa, modellazione della malattia e screening dei farmaci”.
Questo modello, continua, potrebbe anche essere usato per imitare l’architettura del tessuto naturale e creare più grandi costrutti di idrogel multistrato con corrispondenti strati di cellule funzionali per studiare la morfologia cellulare, la differenziazione e la funzione potenziale dei costrutti di tessuto ingegnerizzati.
“L’ulteriore ottimizzazione della concentrazione di idrogel in ogni strato, la densità cellulare e i parametri di perfusione possono consentire la preparazione di tessuti vascolari 3D nelle condizioni che mimano l’ambiente naturale con migliori funzioni e composizioni matriciali”, aggiunge. “Per superare la tendenza al restringimento degli idrogel morbidi, la combinazione con fibre eletrospun è promettente. Il sistema presentato in questa tesi consente la fabbricazione di reti vascolari sia in idrogel a cellule morbide che rigide. Può servire come una nuova piattaforma per l’ingegneria vascolare dei tessuti, che facilita la generazione di un tessuto vascolare più funzionale e ingegnerizzato. Può essere utile per gli studi sulla copertura delle ferite e la rigenerazione dei tessuti e alla fine aiutare il trattamento delle ferite. “
