Gli scienziati dell’Università irlandese di medicina e scienze della salute RCSI hanno sviluppato un nuovo bio-inchiostro che può essere stampato in 3D in tessuti in grado di far avanzare rapidamente il processo di guarigione delle ferite umane.
Integrando il plasma ricco di piastrine (PRP) che il sangue naturale utilizza per riparare i tessuti in un idrogel, il team è stato in grado di creare impalcature rigenerative uniche, che secondo loro non solo sono in grado di guarire rapidamente le ferite senza lasciare tessuto cicatrizzato, ma potrebbe avere anche applicazioni chirurgiche più ampie.
“La letteratura esistente suggerisce che mentre il PRP già presente nel nostro sangue aiuta a guarire le ferite, possono ancora verificarsi cicatrici”, ha affermato il professor Fergal O’Brien di RCSI. “Stampando in 3D il PRP in un’impalcatura di biomateriali, possiamo aumentare la formazione di vasi sanguigni evitando anche la formazione di cicatrici, portando a una guarigione delle ferite più efficace”.
“QUESTA TECNOLOGIA PUÒ ESSERE POTENZIALMENTE UTILIZZATA PER RIGENERARE DIVERSI TESSUTI, INFLUENZANDO QUINDI IN MODO DRAMMATICO I MERCATI IN CONTINUA CRESCITA DELLA MEDICINA RIGENERATIVA, DELLA STAMPA 3D E DELLA MEDICINA PERSONALIZZATA”.
Come prima linea di difesa contro le minacce ambientali quotidiane, la nostra pelle è in realtà uno degli organi più grandi, importanti e complessi del corpo umano. Quando questi strati esterni vengono violati da lesioni, i nostri tessuti sono spesso in grado di guarire indipendentemente se lasciati a se stessi, ma alcune ferite più grandi possono causare cicatrici o cellule non completamente rigenerate, portando i pazienti a soffrire di malattie croniche.
Attualmente, quest’ultimo tende a essere trattato con pulizia della ferita, medicazione e antibiotici o, in casi più estremi, con l’uso di innesti cutanei per sostituire del tutto i tessuti danneggiati. Tuttavia, come accade con altri tipi di donazione di organi, la pelle sana nativamente compatibile può essere molto difficile da trovare, quindi gli innesti sono raramente praticabili, in particolare quando si trattano lesioni di grandi dimensioni.
Per rendere questi impianti più facilmente disponibili, gli scienziati continuano a sperimentare l’idea di creare scaffold di ingegneria tissutale per la guarigione delle ferite. Tuttavia, la creazione di questi tessuti può essere molto costosa, a causa dei fattori di crescita ricombinanti necessari per vascolarizzarli sufficientemente per l’uso finale, quindi hanno ottenuto un successo limitato nella pratica.
In alternativa all’utilizzo di proteine costose, spesso solo parzialmente efficaci per gli innesti di tessuto, il team di RCSI ha quindi proposto di utilizzare invece il PRP naturale. Applicare le piastrine dei pazienti direttamente sulla propria pelle comporterebbe il rischio di cicatrici, quindi per aggirare questo problema, gli scienziati hanno trovato un nuovo modo di impiantare il PRP integrandolo in un’impalcatura di idrogel stampabile in 3D.
Per rendere possibili i loro tessuti bioingegnerizzati, i ricercatori hanno iniziato isolando il PRP in campioni acquisiti da una banca del sangue locale, prima di mescolarlo con un fotoiniziatore e gelatina in un nuovo bio-inchiostro. Una volta pronto, il team ha utilizzato un sistema Allevi II per estrudere il materiale in scaffold, che non hanno subito problemi di dimensioni o pori dal processo e si sono degradati più lentamente rispetto ai campioni di idrogel puro.
Dopo aver prodotto i primi prototipi, gli scienziati hanno continuato a valutare il loro tasso di rilascio del fattore di crescita in 14 giorni, qualcosa che sarebbe stato fondamentale nelle applicazioni finali. Durante queste prove, è stato scoperto che gli scaffold rilasciano il 10% del loro contenuto come puro PRP, con il loro fattore di crescita endoteliale vascolare (VEGF) che si disperde più velocemente, il che significa che probabilmente vascolarizzano più rapidamente degli attuali impianti.
Come test finale, il team ha quindi testato i loro tessuti per la guarigione delle ferite trapiantandoli su embrioni di pollo, che sono stati incubati e aperti per l’analisi. Rispetto ai campioni di controllo innestati composti solo da idrogel, gli scaffold in PRP dei ricercatori sono serviti ad aumentare la vascolarizzazione di un ulteriore 40% e ad innescare la creazione sia di piccoli vasi sanguigni che di capillari.
Di conseguenza, sebbene gli scienziati ammettano che il loro innesto richieda ulteriori test per comprendere meglio le risposte immunitarie dell’ospite all’impianto, affermano che il loro studio rappresenta un “approccio che cambia paradigma per il trattamento di ferite complesse”, che potrebbe alla fine produrre un singolo stadio procedura di guarigione della lacerazione.
“La nostra tecnologia può essere potenzialmente applicata ad altre applicazioni di ingegneria tissutale in cui si desidera una maggiore vascolarizzazione ed evitare la fibrosi”, ha concluso il team. “Inoltre, l’uso di fattori di crescita autologhi rilasciati dal PRP all’interno di un impianto stampato in 3D ha un grande potenziale per la traduzione clinica, offrendo numerosi vantaggi rispetto all’uso di fattori di crescita ricombinanti”.
Potrebbero non essere ancora arrivati nelle sale operatorie, ma i tessuti biostampati in 3D hanno fatto passi da gigante nell’ultimo anno. Proprio il mese scorso, il consorzio NOVOPLASM ha annunciato di aver sviluppato un nuovo modo di trattare le ustioni infette e migliorare la guarigione delle ferite degli innesti cutanei, in cui ha combinato la bioprinting e la tecnologia del plasma freddo.
All’inizio di quest’anno, gli scienziati della Pennsylvania State University hanno anche escogitato un mezzo per riparare simultaneamente i disturbi della pelle e delle ossa , in cui due bio-inchiostri unici possono essere biostampati direttamente nei siti della ferita. Sfruttando il loro approccio, il team è già stato in grado di riparare rapidamente un buco nel cranio e nella pelle di un modello di ratto durante una singola procedura di test.
Allo stesso modo, nel mercato della cura della pelle, aziende come la società farmaceutica sudcoreana HK inno.N hanno sviluppato modelli di pelle stampati in 3D, al fine di testare farmaci autoimmuni e malattie della pelle . Lavorando con lo specialista di bioprinting T&R Biofab , l’azienda ha svelato i piani per utilizzare i suoi tessuti artificiali per condurre ricerche approfondite sull’efficacia dei farmaci per le malattie della pelle, prima che arrivino sul mercato.
I risultati dei ricercatori sono dettagliati nel loro articolo intitolato ” I ponteggi stampati in 3D incorporati con plasma ricco di piastrine mostrano un potenziale angiogenico potenziato senza indurre la fibrosi “. La ricerca è stata co-autrice di Rita IR Ibanez, Ronaldo JFC do Amaral, Christopher R. Simpson, Sarah M. Casey, Rui L. Reis, Alexandra P. Marques, Ciara M. Murphy e Fergal J. O’Brien.
