Un approccio integrato per la rigenerazione cardiaca
La University of Texas at Arlington (UTA) sta sviluppando una “patch” cardiaca intelligente, realizzata mediante stampa 3D, in grado di favorire la rigenerazione del muscolo danneggiato dopo un infarto. Il progetto, guidato dal professor Yi Hong del Dipartimento di Bioingegneria, unisce materiali conduttivi elastici, terapie cellulari e rilascio controllato di esosomi, con lo scopo di fornire sia supporto meccanico sia stimoli molecolari per il tessuto cardiaco .
Materiali e rilascio di esosomi per il rimodellamento tissutale
La struttura della patch è realizzata in un polimero conduttivo, studiato per trasmettere gli impulsi elettrici sincronizzandosi con il battito cardiaco. All’interno di questa matrice vengono incorporati esosomi — piccole vescicole extracellulari prodotte dalle cellule staminali — che rilasciano fattori di crescita e molecole antinfiammatorie. Tali vescicole hanno mostrato la capacità di ridurre l’infiammazione, inibire l’attivazione dei fibroblasti e promuovere la riorganizzazione della matrice extracellulare nel sito infarctuale .
Sincronizzazione elettrica e supporto meccanico
La conduttività del materiale favorisce il passaggio degli impulsi grazie a un layout di filamenti metallici integrati nel polimero, contrastando il rischio di aritmie nei tessuti cicatriziali. La composizione elastica, calibrata per riprodurre la compliance del miocardio, previene lo stress meccanico concentrato sulla zona di impianto. In questo modo, la patch assicura stabilità meccanica e continuità elettrica, due requisiti fondamentali per la ripresa delle funzioni contrattile e di conduzione del cuore
Collaborazione accademica e supporto NIH
Il team di UTA lavora in partnership con il professor Ke Cheng del Dipartimento di Ingegneria Biomedica della Columbia University. Il progetto è finanziato dal National Heart, Lung, and Blood Institute, divisione del National Institutes of Health, che supervisiona i protocolli per le future sperimentazioni cliniche
Confronto con altre esperienze nella bioingegneria cardiaca
In Australia, il personale medico del Prince Charles Hospital di Brisbane ha impiegato una replica anatomica dell’aorta, stampata con la tecnologia J750 Digital Anatomy di Stratasys, per pianificare un intervento di sostituzione aortica. In campo farmaceutico, l’azienda cinese Triastek ha ottenuto l’autorizzazione FDA per un anticoagulante orale prodotto mediante stampa 3D in formato NOAC.
Sul fronte dei biomateriali, un gruppo dell’Università del Minnesota aveva sperimentato una patch composta da proteine cardiache e cellule staminali adulti, capace di contrarsi in laboratorio e di integrarsi nel cuore di un modello murino dopo un infarto . A Tel Aviv University, i ricercatori hanno stampato in 3D un cuore vascolarizzato utilizzando cellule e idrogel derivati dal paziente, un esempio pionieristico di ingegneria di organi completi .
Prospettive cliniche e sfide regolatorie
Prima di approdare al letto del paziente, la patch UTA dovrà superare studi di sicurezza e di efficacia, valutando la stabilità degli esosomi in ambiente biologico e la risposta immunitaria. Le agenzie regolatorie, fra cui l’FDA, hanno già emesso avvisi sul marketing non autorizzato di terapie a base di esosomi: questo sottolinea la necessità di protocolli rigorosi e di studi controllati per garantire standard elevati di qualità e riproducibilità .
