Le nanoclay sono nanoparticelle di silicati minerali stratificati.
I RICERCATORI SVILUPPANO UN METODO DI BIOPRINTING BASATO SU NANOCLAY PER PRODURRE IMPIANTI OSSEI FUNZIONALI
Utilizzando stampanti 3D, i ricercatori hanno collaborato da tutto il mondo per sviluppare scaffold bioprintati a base di nanoclay che potrebbero essere utilizzati per aiutare la rigenerazione scheletrica.
Provenienti dall’Università di Southampton , dall’Istituto Italiano di Tecnologia di Roma, dall’ospedale universitario Carl Gustav Carus e dalla Technische Universität di Dresda e dalla China Medical University di Taiwan, i ricercatori hanno bioprintato in 3D scaffold nanocompositi impiantabili, carichi di cellule stromali del midollo osseo umano (HBMSCs ) e cellule endoteliali della vena ombelicale umana (HUVEC), che hanno il potenziale per facilitare la formazione ossea.
Idealmente, gli impianti stampati in 3D di questa natura dovrebbero sostenere la vitalità cellulare e promuovere la moltiplicazione delle cellule, oltre a generare costrutti funzionali subito dopo la stampa e stimolare il microambiente ospite per aiutare la crescita dei tessuti.
Realisticamente, la bioprinting è agli inizi e la prospettiva di interi organi di trapianto stampati in 3D è probabilmente ancora lontana decenni. Tuttavia, finora ci sono stati numerosi sviluppi innovativi nel campo, come un nuovo bioinchiostro che consente agli scienziati dell’Università del Minnesota di creare un cuore umano funzionante stampato in 3D .
Allo stesso modo, i ricercatori della Tsinghua University hanno bioprintato in 3D strutture di tessuto simile al cervello in grado di nutrire le cellule neurali, mentre a maggio lo specialista di microdispensazione nScrypt e la società aerospaziale TechShot hanno completato con successo il primo esperimento di bioprinting 3D funzionale nello spazio : un menisco del ginocchio umano.
Più di recente, i ricercatori dell’Università di Montreal hanno sviluppato un nuovo metodo di bioprinting cellulare basato su una tecnica drop-on-demand, chiamata Laser Induced Side Transfer , che utilizza un laser a nanosecondi a bassa energia e le leggi della dinamica microfluidica per proiettare cellule viventi. l’uno sull’altro. Il team ritiene che il proprio lavoro potrebbe essere adattato per applicazioni come modelli di screening farmacologico 3D e tessuti artificiali.
Secondo il rapporto, le formulazioni bioink a base di nanoclay sono particolarmente attraenti per le applicazioni implantari data la loro capacità, anche a basse concentrazioni, di tranciarsi durante l’estrusione e riacquistare la loro forma al momento del deposito, proteggendo le cellule da potenziali danni dal processo di stampa.
Durante lo studio, gli scienziati hanno sfruttato le proprietà fisicochimiche della Laponite (LAP), una sospensione di nanoclay di smectite, e l’hanno combinata con HBMSC, proteina morfogenica ossea-2 (BMP-2) e fattore di crescita endoteliale vascolare per produrre bioink LAP-alginato-metilcellulosa . Gli HBMSC, raccolti da pazienti sottoposti a chirurgia dell’anca di routine, e gli HUVEC, ottenuti dai cordoni ombelicali di madri sane dopo consegne normali a termine, sono stati incapsulati nel bioink e stampati utilizzando un bioprinter costruito internamente.
Dopo la stampa, gli scaffold sono stati incubati per 10 minuti in una soluzione sterile di cloruro di calcio per consentire la reticolazione.
La funzionalità scheletrica degli scaffold bioprinted 3D carichi di HBMSC è stata studiata in vitro, ex vivo e in vivo. I risultati hanno dimostrato miglioramenti significativi nella formazione di tessuti mineralizzati con l’aggiunta di HBMSC in 3DP, ma non negli scaffold sfusi in stampo.
Secondo i ricercatori, la stampa di bioink carichi di cellule che possono agire come mattoni per la generazione di strutture simili a tessuti rappresenta un approccio semplice ed efficace per produrre costrutti facilmente impiantabili.
Il potenziale per stampare cellule staminali, preservandone la vitalità, la proliferazione e la funzionalità delle cellule, è attualmente una sfida chiave insoddisfatta per l’approccio di biofabbricazione alla medicina rigenerativa. I bioink a base di argilla, come quello esaminato in questo studio, hanno ora dimostrato di offrire un veicolo attraente per la stampa di HBMSC in costrutti tridimensionali grazie al loro assottigliamento al taglio e alle proprietà funzionali intrinseche.
Ulteriori dettagli dello studio possono essere trovati nell’articolo intitolato “Gli scaffold stampati in 3D basati su nanoclay promuovono la crescita interna vascolare ex vivo e generano tessuto minerale osseo in vitro e in vivo” , pubblicato sulla rivista Biofabrication. L’articolo è co-autore di Gianluca Cidonio, Michael Glinka, Yang-Hee Kim, Janos Kanczler, Stuart Lanham, Tilman Ahlfeld, Anja Lode, Jonathan Dawson, Michael Gelinsky e Richard Oreffo.
