Ricercatori colombiani hanno condotto uno studio recente, delineato in ” Formulazione e caratterizzazione di un Bioink basato sul SIS-Photocrosslinkable” , che spiega il possibile valore della reticolazione per creare materiali migliori per le celle di stampa 3D. Qui, stanno usando una piccola sottomucosa intestinale (SIS) con reazioni fotocrossolate per manipolare il processo di gelificazione, nonostante alcune sfide attese.
Mentre l’uso di materiali naturali è sempre preferibile, i ricercatori sottolineano che possono anche essere difficili da lavorare a causa della mancanza di forza e stabilità. Alla fine ciò porta a una stampabilità inferiore e ad ulteriori sfide.
“Una via attraverso la quale superare questi problemi è mescolarli con polimeri sintetici come il polietilenglicole (PEG), l’acido polilattico (PLA) e il polycaprolactone (PCL), che hanno dimostrato la loro capacità di alterare la risposta meccanica al mescolamento,” affermare i ricercatori. “Inoltre, sono stati dimostrati in grado di abbreviare i tassi di degradazione, anche se a scapito della riduzione della loro biocompatibilità”.
Gli autori hanno anche iniziato a studiare matrici extracellulari decellularizzate (dECM), in quanto hanno il potenziale per copiare l’ambiente cellulare naturale. i dECM includono le seguenti proteine:
collagene
elastina
laminina
glicosaminoglicani
proteoglicani
Fattori di crescita
Tuttavia, i dECM non sono sempre stabili e presentano sfide nel bioprinting:
“Nonostante questi ostacoli, diversi gruppi di ricerca in tutto il mondo hanno tentato lo sviluppo di bioink basati sui dECM”, affermano i ricercatori. “Per indurre la gelificazione, questi studi hanno incorporato meccanismi indotti termicamente o fotocross, oltre a una combinazione dei due”.
“Nonostante la strategia di reticolazione implementata, la stabilità meccanica raggiunta è stata ancora giudicata insufficiente, richiedendo in tal modo l’uso di materiali sintetici come supporti per il miglioramento strutturale.”
La luce UV è stata utilizzata in precedenza per aumentare la rigidità del bioink nel fotocrosslinking e per questo studio gli autori hanno sperimentato i materiali basati sul DECM SIS, utilizzando la riboflavina (RF) come fotoiniziatore. La luce visibile è stata utilizzata per il photocrosslinking. Il team di ricerca ha creato quattro diversi tipi di bioink, con una stampabilità di successo.
“I nostri esperimenti suggeriscono che un’estrusione di successo può essere realizzata mentre la pressione viene mantenuta nell’intervallo 25-45 kPa”, hanno affermato i ricercatori.
Hanno anche affermato che questi bioink dimostrano forti proprietà meccaniche che potrebbero garantire il successo negli sforzi di bioprinting, seguendo in linea con precedenti studi di ricerca in cui la reticolazione ha portato ad eccellenti parametri di stampabilità, oltre a offrire una migliore integrità della forma.
“Ulteriori esperimenti in silico ci hanno permesso di calcolare un parametro di stabilità che ha fornito prove concettuali per l’aggregazione del collagene in tempi di soli 5 secondi”, hanno concluso i ricercatori. “Infine, i test di reologia ci hanno permesso di recuperare i parametri di legge di potenza per simulazioni CFD che hanno confermato valori di sollecitazione di taglio sufficientemente bassi da mantenere i livelli di vitalità delle cellule alte.
“Il lavoro futuro sarà incentrato sulla riformulazione del bioink con l’aiuto di polimeri sintetici e / o trattamento termico in modo tale che le fibre di collagene rimangano in uno stato esteso e siano prontamente accessibili alle molecole fotoiniziative.”
Lo studio dei materiali nella stampa 3D è diventato un vasto regno e uno necessario per quelli dedicati a tali tecniche di fabbricazione progressiva. È anche un’area di studio molto seria per gli scienziati impegnati nella ricerca dei modi migliori per far crescere i tessuti in laboratorio, con il potenziale per fare un serio impatto sulla medicina.
