I ricercatori statunitensi sviluppano un metodo di bioprinting per il trattamento delle lesioni ossee al viso e al cranio in un unico passaggio
I ricercatori statunitensi della Penn State University hanno sviluppato un metodo che consente loro di trattare chirurgicamente le lesioni al cranio e al viso in un solo passaggio utilizzando un processo di bioprinting 3D. Fino ad ora questa è stata una procedura difficile che ha comportato l’inserimento di ossa da altre zone o dal defunto. Con il nuovo metodo, questo trattamento è notevolmente semplificato.
Logo PennState Ozbolat LabSe la pelle o le ossa del viso o del cranio sono ferite, il trattamento è difficile per i medici perché l’area è costituita da molti strati di tessuto di diverso tipo. Secondo un comunicato stampa , i ricercatori della Penn State University sono ora riusciti a riparare tali difetti in un modello di ratto utilizzando il processo di stampa 3D di bioprinting durante l’intervento chirurgico. La pelle e le ossa potrebbero guarire meglio e più velocemente, come presentato in un documento intitolato “Bioprinting intra-operatorio di tessuti compositi duri, molli e duri / molli per la ricostruzione cranio-maxillo-facciale” nella rivista specializzata Advanced Functional Materials .
Tratta le lesioni al cranio
Se una lesione crea un buco nel cranio, il tessuto molle è coinvolto oltre alle ossa. Riparare il buco non è quindi facile. Finora, per il trattamento sono state utilizzate parti del corpo del paziente o di un deceduto. L’osso deve essere ricoperto di tessuto molle con flusso sanguigno per sopravvivere. I chirurghi devono anche riparare i tessuti molli sotto la pelle. I danni ai tessuti molli e duri non possono essere riparati con un metodo chirurgico allo stesso tempo. Con il metodo sviluppato, i medici possono ricostruire contemporaneamente l’intero difetto dall’osso all’epidermide.
Ibrahim T. Ozbolat, professore associato della famiglia Hartz di ingegneria e meccanica, tecnologia biomedica e neurochirurgia, Penn State spiega:
“Questo lavoro è clinicamente significativo. Trattare con difetti compositi, la fissazione simultanea di tessuti duri e molli, è difficile. E per l’area cranio-facciale i risultati devono essere esteticamente gradevoli “.
Il processo di bioprinting
I ricercatori hanno utilizzato l’estrusione e la bioprinting di goccioline di miscele cellulari e materiali di supporto. Lo hanno usato per creare ossa e tessuti molli e riparare un foro di 5 millimetri nel cranio. L ‘”inchiostro del tessuto duro” consisteva di collagene, chitosano, nano-idrossiapatite e altri composti, nonché cellule staminali mesenchimali – cellule multipotenti nel midollo osseo che formano ossa, cartilagine e grasso del midollo osseo. Questa miscela viene estrusa a temperatura ambiente e si riscalda fino a raggiungere la temperatura corporea quando viene applicata. Questo collega fisicamente il collagene e altre parti dell’inchiostro. Non sono richiesti altri fondi supplementari.
Con la pressione delle goccioline, il tessuto molle viene creato con strati più sottili dell’osso. Collagene e fibrinogeno vengono applicati alternativamente in strati con composti reticolanti e promotori della crescita. Come i singoli strati di pelle, anche i tessuti stampati in 3D differiscono nella loro composizione.
L’intervento con il bioprinter
Utilizzando uno scanner 3D , sono stati in grado di vedere l’esatta geometria del problema e hanno depositato gli strati di osso che fungevano da strato barriera. Ciò ha impedito alle cellule di migrare dagli strati della pelle all’area ossea e di crescere lì. Quindi i ricercatori hanno stampato gli strati di pelle. Secondo Ozbolat, il bioprinter ha impiegato meno di 5 minuti per depositare lo strato osseo e il tessuto molle.
Dopo più di 50 chiusure di difetti, è stata trovata una chiusura del 100% del tessuto molle dopo quattro settimane. Il tasso di chiusura delle ossa è stato dell’80% in sei settimane. Anche con i metodi tradizionali, la sostituzione ossea al 100% non sarebbe raggiunta in sei settimane. Nella fase successiva, i ricercatori stanno lavorando all’integrazione delle connessioni vascolarizzanti e vogliono anche trasferire la ricerca alle applicazioni umane.
