L’IMPIANTO STAMPATO IN 3D MANTIENE IN VITA I PAZIENTI CON FEGATO MENTRE RESISTONO PER I DONATORI
Gli scienziati della Catholic University of Korea e dell’Asan Medical Center hanno stampato in 3D un nuovo dispositivo che potrebbe essere utilizzato per stabilizzare i pazienti con insufficienza epatica acuta (ALF) in attesa di una donazione di organi salvavita.
Composto da un contenitore stampato in 3D e una membrana semipermeabile, l’impianto del team consente la rapida somministrazione dei farmaci necessari per salvare coloro che rischiano di soccombere all’ALF. Una volta impiantato, il dispositivo funge anche da “sistema di supporto bioartificiale”, funzionando come il fegato del paziente riducendo al contempo qualsiasi disfunzione causata agli altri organi interni, mantenendoli in vita fino a quando non sarà disponibile un trapianto.
In molti casi, i pazienti affetti da ALF subiscono un danno epatico così grave che le cellule epatociti costituenti il loro organo iniziano a funzionare male, in una situazione di rapido deterioramento che può rivelarsi fatale. Per quanto riguarda il trattamento, il trapianto di fegato ortotopico è l’unica cura comprovata per la malattia epatica allo stadio finale e, in pratica, la scarsità di donatori spesso ne limita l’uso.
Inoltre, i trapianti di fegato possono essere costosi e, a causa dell’incompatibilità degli organi e dei problemi relativi al rigetto del corpo del paziente, la procedura comporta anche un rischio significativo di mortalità. Di conseguenza, gli scienziati hanno sempre più cercato di identificare nuovi modi per fornire ingredienti farmaceutici attivi (o API) salvavita ai tessuti epatici danneggiati, tramite complessi dispositivi di somministrazione di farmaci impiantabili.
All’inizio di quest’anno, ad esempio, un gruppo di ricercatori ha sviluppato un nuovo metodo per utilizzare le cellule staminali incapsulate per trattare le lesioni epatiche croniche, ma secondo il team coreano, il loro approccio ha una bassa ripetibilità e il dispositivo stesso si è rivelato difficile da modellare nella geometria necessario per il trattamento dei tessuti epatici danneggiati.
Per aggirare i limiti strutturali visti nei progetti precedenti, i ricercatori hanno utilizzato una stampante 3D Cubicon Style per produrre una serie di serbatoi impiantabili caricati con API TPU. Grazie alla flessibilità intrinseca della stampa 3D, il team è stato in grado di sviluppare in modo iterativo dispositivi di somministrazione di farmaci in più forme, ciascuno dotato di una “porta” che consente di erogare continuamente il farmaco ai tessuti danneggiati.
È interessante notare che, configurando la dimensione dei pori del loro serbatoio, gli scienziati hanno scoperto che potevano personalizzare i loro dispositivi per fornire selettivamente farmaci di vario peso e progettare specificamente le porte dei loro prototipi per il collegamento delle siringhe, quindi durante i test di impianto iniziali su topi di laboratorio, il team è stato in grado di ricaricare i propri dispositivi più volte e a piacimento.
Ancora più impressionante, in un periodo di quattro settimane, nessuno dei soggetti del test degli scienziati ha mostrato alcun segno di cambiamento nel comportamento o nel peso corporeo. Avendo stabilito che il loro dispositivo era in grado di fornire un farmaco coerente, i ricercatori hanno successivamente testato la sua efficacia “trattando” trentaquattro modelli di fegato di topo resecato in scala del 70%.
La colorazione è stata eseguita su fegati di prova post-epatectomia. Immagini tramite la rivista Advanced Healthcare Materials.
Di questi minuscoli fegati, solo uno è morto entro tre giorni dall’intervento, mentre gli scienziati non hanno osservato “segni clinici anormali” e alcuni modelli hanno risposto all’infusione di API ricrescendo l’85% della loro massa. Di conseguenza, citando il successo dei test, il team ha concluso che il dispositivo rappresentava una nuova “terapia ponte”, con il potenziale non solo di mantenere in vita il fegato dei pazienti, ma anche di stimolare la ricrescita degli organi.
Tuttavia, mentre il team coreano è fiducioso nelle capacità terapeutiche del proprio sistema, ha ammesso che in pratica, la sua natura non biodegradabile significa che dovrebbe essere rimosso tramite un doloroso intervento chirurgico secondario e potrebbe persino innescare il rigetto corporeo, quindi dicono che le iterazioni future dovrebbe essere invece costruito con materiali più a misura d’uomo.
“[I nostri] impianti biodegradabili hanno un potenziale a lungo termine come materiale estraneo che rimane nella cavità addominale dei topi, [ma] questo può richiedere un ulteriore intervento chirurgico secondario per la rimozione dell’impianto”, ha concluso il team nel loro articolo. “Pertanto, per gli approcci clinici, dovrebbe essere selezionato un dispositivo biodegradabile o una versione permanente, rispettivamente per la terapia acuta o per gli effetti a lungo termine”.
Un’alternativa al fegato biostampato?
Mentre la biostampa 3D di organi umani completi rimane molto lontana dalla realtà, il dispositivo del team coreano mostra come la tecnologia può essere utilizzata per guarire i tessuti esistenti. Allo stesso modo, in uno studio simile, T&R Biofab ha rivelato all’inizio di questo mese di essere riuscita a biostampare in 3D e impiantare tessuti “lobuli” del fegato , con potenziali applicazioni di medicina rigenerativa.
Quando è stato recentemente interrogato sulla fattibilità della bioprinting come sostituto dei test sugli animali , Juan Carlos Marvizon del Brain Research Institute è stato anche ampiamente favorevole a questa visione. Secondo Marvizon, il potenziale della tecnologia risiede nella medicina rigenerativa piuttosto che nei test antidroga, dove le interazioni tra i tessuti umani sono spesso molto difficili da replicare.
Altrove, in termini di innovazione nella somministrazione di farmaci, la comunità di ricerca della stampa 3D ha davvero avuto la meglio nell’ultimo anno, con scienziati dell’Università del Kent e dell’Università di Strathclyde che hanno creato un nuovo sistema di somministrazione transdermica di farmaci , mentre all’ETH di Zurigo , un altro team ha microbot stampati in 3D in grado di “trasportare” farmaci lungo i vasi sanguigni.
I risultati dei ricercatori sono dettagliati nel loro articolo intitolato ” Valutazioni di progettazione e usabilità di un dispositivo di somministrazione di farmaci impiantabile stampato in 3D per insufficienza epatica acuta in contesti preclinici “.
Lo studio è stato co-autore di Shin-Young Kim, Ginam Han, Da-Bin Hwang, Dong-Hoon Won, Yoo-Sub Shin, Changuk Kim, Jeon Min Kang, Jung-Hoon Park, Hyun-Do Jung, Wooram Park, e Jun-Won Yun.
