Progettazione Accelerata delle Reti Vascolari
Il gruppo di ricerca dell’Università di Stanford, guidato dalla professoressa Alison Marsden, ha messo a punto un algoritmo capace di generare strutture vascolari complesse con una rapidità superiore a quella raggiunta fino ad ora. Grazie a questa piattaforma, basata sul progetto open source SimVascular, è possibile definire alberi di vasi sanguigni che si adattano a qualunque forma d’organo, dalle geometrie più semplici a quelle più articolate. Il sistema simula il flusso ematico, valuta la distribuzione del sangue e previene la sovrapposizione tra i condotti, consentendo di modellare centinaia di ramificazioni in pochi minuti, a fronte delle ore richieste dai metodi tradizionali.
Stampa 3D di Modelli Vascolari Funzionali
Nel laboratorio di bioingegneria di Stanford, Mark Skylar-Scott e colleghi hanno biostampato un prototipo contenente oltre 500 diramazioni, impiegando materiali biocompatibili in grado di sostenere il passaggio di un medium nutritivo ricco di ossigeno. In collaborazione con aziende come CELLINK e Organovo, il team ha validato l’efficacia dei vasi sintetici mettendo a confronto modelli con 25 canali: attraverso di essi, cellule cardiache mantenute in coltura hanno mostrato segni di vitalità e proliferazione, segno del corretto apporto di nutrienti.
Integrazione di Cellule Specializzate
L’algoritmo sviluppato serve anche come base per l’inserimento di componenti cellulari fondamentali alla costruzione di vasi sanguigni maturi: cellule endoteliali e muscolari lisce, finora assenti nelle strutture biostampate, possono essere incorporate grazie a processi di co-stampa. Aziende quali Aspect Biosystems e Poietis sperimentano tecnologie di photopolymerization che, unite al software di Stanford, favoriscono l’autorganizzazione biologica dei capillari più sottili e la deposizione graduale di strati cellulari.
Verso il Cuore “Su Misura”
Sul fronte della realizzazione di un cuore completo, il gruppo ha dimostrato di aver ottenuto quantità adeguate di cellule muscolari cardiache da linee staminali pluripotenti. La prossima fase prevede l’unione dei tessuti cardiaci con l’impalcatura vascolare all’interno di stampanti 3D in grado di supportare biomateriali idrogel a diversi livelli di viscosità. Stratasys e EnvisionTEC collaborano per adattare le loro piattaforme di produzione additiva alle esigenze di precisione richieste dalle strutture vascolari e tessutali.
Impatto sulle Liste d’Attesa e sul Rigetto
La densità dei vasi creata con questo nuovo approccio potrebbe ridurre i tempi di attesa per i pazienti in cerca di trapianto, offrendo organi bioprintati a partire dalle proprie cellule e limitando le risposte immunitarie contrastanti. Le applicazioni cliniche, in partnership con ospedali universitari e centri di ricerca in Europa e negli Stati Uniti, puntano a validare i primi impianti in modelli animali entro i prossimi due anni, aprendo la strada a sperimentazioni umane.
Sfide e Sviluppi Futuri
Permangono ostacoli tecnici, come la necessità di integrare artifatture perimetrali capaci di resistere a pressioni ematiche elevate e di promuovere la maturazione dei tessuti in vivo. Alla Stanford Biodesign Fellowship, i progetti futuri includono la sinergia con startup biotecnologiche che studiano nuovi idrogel intelligenti e con società di imaging avanzato in tempo reale, per monitorare la formazione dei vasi durante il processo di stampa.
