Bio-inchiostro per la stampa 3D che consente la costruzione di impalcature per supportare la crescita dei tessuti umani

I RICERCATORI DI RUTGERS SVILUPPANO BIOINK SINTONIZZABILE PER SUPPORTARE LA CRESCITA DEI TESSUTI

Gli ingegneri biomedici della Rutgers University nel New Jersey hanno sviluppato un bio-inchiostro per la stampa 3D che consente la costruzione di scaffold per supportare la crescita dei tessuti umani. Significativamente, la rigidità delle impalcature può essere controllata a seconda della miscela di inchiostro utilizzata, consentendo applicazioni per la riparazione o la sostituzione di diversi tipi di tessuti.

Pubblicati sulla rivista Biointerphases , i ricercatori descrivono in dettaglio l’uso di versioni modificate di acido ialuronico e polietilenglicole per formare un gel forte adatto all’uso come impalcatura.

“Invece di un colore di inchiostro per una stampante a getto d’inchiostro, vogliamo che la miscela abbia proprietà adatte a celle specifiche per moltiplicarsi, differenziare e rimodellare l’impalcatura nel tessuto appropriato”, spiega l’autore senior David I. Shreiber, un professore che presiede il dipartimento di ingegneria biomedica presso la School of Engineering della Rutgers University-New Brunswick .

“CI CONCENTRIAMO SULLA RIGIDITÀ DEI SITI DI LEGAME DEL GEL E DELL’IMPALCATURA SU CUI LE CELLULE POSSONO AGGRAPPARSI.”

L’acido ialuronico è una molecola naturale situata all’interno di numerosi tessuti in tutto il corpo. Una sostanza chiara e appiccicosa, grandi quantità di acido ialuronico si trovano nella pelle, nel tessuto connettivo e negli occhi. La pelle produce naturalmente la sostanza nel tentativo di mantenere i suoi livelli di umidità, rendendola un ingrediente comune all’interno dei prodotti per la cura della pelle . I ricercatori dell’Università della California a Los Angeles (UCLA) hanno anche sfruttato la sostanza per creare un bioink praticabile per le pillole stampate in 3D .

Le proprietà dell’acido ialuronico lo rendono ideale per la creazione di impalcature personalizzate, tuttavia manca della durabilità per fungere da struttura di supporto. Il team di ricercatori ha modificato l’acido ialuronico combinandolo con polietilenglicole, un composto di polietere con una varietà di applicazioni dalla produzione industriale alla medicina. Attraverso reazioni chimiche, le sostanze combinate aiutano a formare un gel rinforzato adatto a sostenere la crescita dei tessuti come impalcatura.

Shreiber, insieme all’autore principale dello studio Madison D. Godesky, prevede una stampante 3D nello studio che sfrutterà l’acido ialuronico e la miscela di polietilenglicole come cartucce di inchiostro all’interno del sistema. Usando questa cartuccia, la stampante 3D avrebbe stampato impalcature di gel, o strutture di supporto, per aiutare a far crescere i tessuti umani.

Inoltre, i ricercatori sostengono anche l’inclusione di altre cartucce di inchiostro con celle e ligandi diversi che fungono da siti di legame per le cellule. Come tale, la stampante 3D produrrebbe impalcature di gel con la giusta quantità di rigidità, cellule e ligandi, in base al tipo di tessuto che necessita di supporto. Ciò consente agli scienziati di ottimizzare la rigidità dell’impalcatura dei tessuti stampati in 3D: “Sia la rigidità che i siti di legame forniscono importanti segnali alle cellule”, ha aggiunto Godesky. “Ciò che distingue in particolare il nostro lavoro dagli studi precedenti è il potenziale per controllare la rigidità e i ligandi in modo indipendente attraverso combinazioni di inchiostri.”

Supportare la crescita dei tessuti nella stampa 3D

Il tema dei tessuti bioingegnerizzati ha acquisito una notevole trazione nei campi della medicina rigenerativa, di precisione e personalizzata; sviluppo del prodotto; e ricerca di base. Gran parte dei recenti sviluppi dell’argomento sono stati supportati dall’avvento della bioprinting 3D per produrre impalcature o strutture temporanee per la crescita dei tessuti.


Ad esempio, i ricercatori della Lehigh University in Pennsylvania hanno recentemente presentato una nuova piattaforma di stampa 3D che consente la rigenerazione di più tessuti utilizzando scaffold funzionalizzati spazialmente. Inoltre, un team del University Medical Center (UMC) di Utrecht e École polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL), Svizzera, ha anche sviluppato un processo volumetrico di bioprinting 3D ispirato alla proiezione della luce visibile che crea strutture di tessuto a forma libera.

Mentre la stampa 3D continua a svolgere un ruolo importante nella medicina rigenerativa, la stampante 3D OEM 3D Systems ha scelto di collaborare con lo sviluppatore israeliano di materiali per bioprinting CollPlant per creare una soluzione di bioprinting per tessuti e scaffold per collaboratori di terze parti. Attraverso la loro collaborazione, le due società mirano a combinare le rispettive competenze al fine di accelerare i progressi nel settore biomedicale.

Il documento di ricerca, ” Idrogel a base di acido ialuronico con caratteristiche di segnalazione meccanica e bioattiva regolabili in modo indipendente “, è pubblicato in Biointerfasi ed è scritto da Madison D. Godesky e David I. Shreiber.

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