Bioinchiostro sicuro per la stampa di organi artificiali
Sviluppo di inchiostro per bioprinting 3D che induce la rigenerazione dei tessuti senza fotopolimerizzazione, applicazioni previste comprese tecnologie di trattamento rigenerativo specifiche del paziente, come organi artificiali
Bioink nanocomposito termo-reattivo con mantenimento del fattore di crescita e sua applicazione alla rigenerazione ossea
Lo sviluppo di biomateriali per organi e tessuti artificiali è attivo a causa di un aumento delle lesioni accidentali e delle malattie croniche, insieme all’ingresso in una società super-invecchiata. La tecnologia di bioprinting 3D, che utilizza cellule e biomateriali per creare strutture di tessuti artificiali tridimensionali, ha recentemente guadagnato popolarità. Tuttavia, i bioinchiostri a base di idrogel comunemente usati possono causare citotossicità a causa dell’agente di reticolazione chimica e della luce ultravioletta che collegano la struttura molecolare del bioinchiostro fotopolimerizzabile stampato in 3D.
Il team di ricerca del Dr. Song Soo-chang presso il Center for Biomaterials, Korea Institute of Science and Technology (KIST, President Yoon Seok-jin) , ha rivelato il primo sviluppo di un bioink sensibile alla temperatura a base di idrogel di poli(organofosfazene) che ha mantenuto stabilmente il suo struttura fisica solo mediante controllo della temperatura senza fotopolimerizzazione, rigenerazione tissutale indotta e quindi biodegradata nel corpo dopo un certo periodo di tempo.
Gli attuali bioinchiostri a base di idrogel devono passare attraverso un processo di fotopolimerizzazione per migliorare le proprietà meccaniche dell’impalcatura 3D dopo la stampa, con un alto rischio di effetti negativi nel corpo umano. Inoltre, ci sono stati possibili effetti collaterali trapiantando cellule coltivate esternamente all’interno del bioink per aumentare l’effetto di rigenerazione dei tessuti. Di conseguenza, il team di ricerca ha sviluppato un nuovo materiale bioink utilizzando un idrogel di poli(organofosfazene) sensibile alla temperatura, che esisteva in forma liquida a basse temperature e si trasformava in un gel duro a temperatura corporea. Ciò ha consentito la rigenerazione dei tessuti solo mediante controllo della temperatura senza agenti chimici di reticolazione o irradiazione UV e la fabbricazione di un’impalcatura tridimensionale con una struttura fisicamente stabile,
Il bioink sviluppato aveva anche una struttura molecolare che poteva interagire con i fattori di crescita, che erano proteine che aiutano nella rigenerazione dei tessuti per preservare i fattori di crescita che regolano la crescita cellulare, la differenziazione e le risposte immunitarie per un lungo periodo di tempo. Il team di ricerca è stato in grado di massimizzare l’effetto della rigenerazione dei tessuti creando un ambiente in cui la differenziazione cellulare potesse essere regolata autonomamente all’interno dell’impalcatura 3D stampata con bioink.
Il team di ricerca ha fabbricato l’impalcatura 3D stampandola con una biostampante 3D utilizzando bioink contenente il fattore di crescita trasformante beta 1 (TGF-β1) e la proteina morfogenetica ossea-2 (BMP-2), necessari per l’infiltrazione cellulare e la rigenerazione ossea, e ha condotto un esperimento impiantandolo in un osso danneggiato in un topo. Di conseguenza, le cellule del tessuto circostante sono migrate nell’impalcatura e l’osso difettoso è stato rigenerato a un normale livello di tessuto e l’impalcatura 3D impiantata si è lentamente biodegradata nel corpo per 42 giorni.
Il Dr. Song Soo-Chang di KIST ha dichiarato: “Il team di ricerca ha trasferito la tecnologia per l’idrogel di polifosfazene termosensibile a NexGel Biotech Co., Ltd. nel giugno 2022 e lo sviluppo di prodotti come materiali per innesti ossei e riempitivi cosmetici è in corso in corso». “Poiché il bioink sviluppato questa volta ha proprietà fisiche diverse, sono in corso ricerche di follow-up per applicarlo alla rigenerazione di altri tessuti oltre al tessuto osseo e prevediamo di poter finalmente commercializzare il bioink su misura per ciascun tessuto e organo”. Egli ha detto.
KIST è stato fondato nel 1966 come primo istituto di ricerca finanziato dal governo in Corea. KIST ora si impegna a risolvere le sfide nazionali e sociali e a garantire i motori di crescita attraverso una ricerca all’avanguardia e innovativa. Per ulteriori informazioni, visitare il sito Web di KIST all’indirizzo https://eng.kist.re.kr/
Questa ricerca è stata condotta attraverso i grandi progetti KIST sostenuti dal Ministero della Scienza e delle TIC (ministro Lee Jong-ho) e i risultati della ricerca sono stati pubblicati come retrocopertina nell’ultimo numero di Small (IF: 15.153, top 7.101 % in the JCR field), una rivista accademica internazionale nel campo dei materiali.
CREDITO
KIST Corea Istituto di Scienza e Tecnologia