I sostenitori della bioprinting sono solo grandi oratori?
In ” Bioprinting tridimensionale in medicina rigenerativa: realtà, campagna pubblicitaria e futuro “, gli autori Anthony Atala e Gabor Forgacs esplorano alcuni argomenti necessari nell’ambito della stampa 3D e del bioprinting. La tecnologia ha prodotto un’incredibile innovazione in grado di trasformare la produzione, i meccanismi di progettazione e l’offerta di non aver mai sognato l’autosostenibilità che potrebbe essere ancora più utile in futuro per l’esercito, l’aerospaziale e molte altre organizzazioni.
Organizzazioni come la NASA utilizzano da decenni la stampa 3D. Questa immagine mostra un esempio di ugelli del motore stampati in 3D che hanno perfezionato di recente.
L’assistenza sanitaria, tuttavia, e il settore medico sono già stati fortemente influenzati dalla stampa 3D. Lo slancio continua ad accelerare innegabilmente anche perché i ricercatori scoprono nuovi modi per migliorare le vite (e forse persino salvarle) dei pazienti che hanno disperato bisogno di assistenza o assistenza attraverso numerosi tipi diversi di dispositivi e impianti.
Al di là di tutto il clamore e l’esagerazione, tuttavia, parlando di magia tecnologica e rivoluzione industriale, gli autori esaminano il reale potenziale della bioprinting e ulteriori progressi nella medicina rigenerativa. Per iniziare, ci ricordano la sconcertante complessità del corpo umano, evoluta durante milioni di anni di prove ed errori e l’eliminazione delle imperfezioni con la selezione naturale:
“Di conseguenza, i tessuti e gli organi attuali sono tutti complessi e la loro complessità varia a seconda del tipo di cellula e dell’organizzazione, dell’architettura e della funzione. I tessuti piatti (ad es. La pelle) sono le strutture tubulari meno complesse (ad esempio i vasi sanguigni), gli organi non tubolari cavi più complessi (ad esempio la vescica) sono ancora più complessi e gli organi solidi (ad esempio, il fegato o il cuore) il più complesso ” stato Atala e Forgacs.
Commentano anche i recenti progressi della tecnologia delle cellule staminali, la capacità di far crescere le cellule in vitro e l’impatto dell’ingegneria all’interno del laboratorio, risultando in alcuni organi che sono stati impiantati nei pazienti durante gli studi clinici.
“Diversi prodotti di ingegneria tessutale stanno avanzando attraverso il percorso normativo in modo che possano essere commercializzati e diffusi ampiamente. Tuttavia, la maggior parte dei tessuti ingegnerizzati ora nelle fasi più avanzate del percorso normativo sono stati realizzati a mano “, affermano gli autori.
Sebbene a questo punto si possa essere desensibilizzati alle notizie in corso sull’ingegneria dei tessuti in laboratorio, non è certamente un’impresa facile. Bisogna prendere una biopsia tissutale, le cellule devono essere coccolate nella crescita e oltre devono sopravvivere, che è la sfida più grande, oltre a impiantarle per l’applicazione richiesta a portata di mano.
“Tecniche di raccolta e di espansione cellulare, protocolli di coltura, additivi per fattori di crescita, condizioni ambientali e sterilità, sono solo alcuni dei molti dettagli necessari per avere le cellule giuste come materiale di partenza. Inoltre, un fegato adulto contiene ad esempio circa 100 miliardi di cellule ed è composto da più tipi di cellule, inclusi epatociti, cellule stellate e cellule di Kupffer. Per creare un tale organo, le varie cellule devono essere espanse contemporaneamente, a grandi numeri e quindi divise molte volte al di fuori del corpo. È necessario prestare estrema attenzione per assicurarsi che le cellule risultanti non si trasformino e rimangano funzionali coerenti con l’uso previsto “, ricordano gli autori.
I materiali sono complessi nell’ingegneria dei tessuti e nella bioprinting, ovviamente. Devono essere presenti molti elementi diversi e le condizioni devono essere vicine alla perfezione, insieme a tutte le interazioni tra cellule e sostanze chimiche e alla tecnologia di accompagnamento. La stampa 3D, anche se disponibile da decenni e utilizzata da ingegneri, aziende aerospaziali e automobilistiche, è diventata così accessibile e conveniente che sta diventando comune in scuole, biblioteche, laboratori, ospedali e molte aziende e fabbriche.
La tecnologia STEM è davvero decollata nel sistema educativo statunitense. Gli studenti della Stockbridge High School in Michigan sono stati i destinatari della tecnologia di stampa 3D XYZPrinting. Qui, sono raffigurati con un ragazzo che hanno creato un adattatore per canna da pesca. (Credito fotografico: XYZPrinting, da ‘ XYZprinting: Investire $ 1 milione nel programma di educazione 3D STEAM 3D ‘).
Poiché la tecnologia si è anche estesa alla bioprinting e all’automazione, tramite inchiostri estrusi carichi di cellule, i ricercatori hanno scoperto i seguenti vantaggi:
Accessibilità
Riproducibilità
scalabilità
Precisione
Automazione
Come sottolineano gli autori, i progressi sono stati davvero notevoli; tuttavia, colpire il marchio con la fabbricazione di organi umani non è stato un obiettivo facile da raggiungere come previsto in precedenza:
“Proprio come i giocattoli potrebbero essere stampati con la semplice pressione di un pulsante, molti pensieri, tessuti e organi verrebbero stampati in modo simile. Tuttavia, nulla avrebbe potuto essere più lontano dalla verità. “
La bioprinting è un’impresa estremamente complessa con i materiali più delicati che si possano immaginare: le cellule umane. E mentre tale tecnologia potrebbe essere scaturita dalle dinamiche della stampa 3D, il processo e il risultato sono molto diversi, confrontando la semplicità di un oggetto funzionale completato con le cellule che devono essere nutriti nella forma desiderata, con l’obiettivo finale di quello di un vero organo umano.
I ricercatori internazionali continuano a fare passi avanti nella bioprinting. Qui, hanno creato strutture tubolari seminate con cellule. (Immagine: biocompatibilità dello sviluppo di impalcature tubolari stampate in 3D rivestite con nanofibre per applicazioni ossee )
“In un futuro più lontano, con ulteriori progressi nella coltura cellulare su larga scala, nell’ingegneria dei bioprocessi e nelle strategie genetiche, è possibile che saremo in grado di progettare specifiche strutture viventi stampabili che non sono neppure concepibili oggi”, affermano gli autori.
“I tessuti stampati con cellule modificate geneticamente dal paziente malato per raggiungere un endpoint normale o una combinazione di unità di tessuto bioprintese estese funzionalmente interconnesse in modo simile a quello nel corpo umano sono esempi che potrebbero portare a progressi imprevisti nella medicina rigenerativa. La bioprinting offre molte opportunità promettenti. Tuttavia, sono necessari pazienza e perseveranza per realizzare tutto il potenziale della tecnologia. “
Se vuoi conoscere la vera perseveranza, combinata con l’affinità per la tecnologia e l’innovazione, tieni d’occhio i progressi che emergono dagli utenti di stampa 3D di ogni tipo provenienti da tutto il mondo. Grazie all’intrinseca e infinita opportunità di creare offerte dalla tecnologia di stampa 3D, ingegneri, progettisti, produttori, produttori e molti altri sono attirati a cimentarsi nella ricerca di modi per migliorare su parti e prototipi convenzionali, insieme al costante perfezionamento e allungando i limiti dei loro strumenti.
I risultati della bioprinting, che dimostrano passi da gigante nella cura del paziente dagli innesti di cornea ai tumori cerebrali stampati in 3D , spesso ci lascia increduli nell’apprendere ciò che sta accadendo nei laboratori di ricerca a livello globale; tuttavia, la vera ricompensa per la maggior parte di coloro che sono coinvolti in tali studi sarà con successo con la stampa 3D e 4D di organi umani che possono essere utilizzati come trapianti e cambiare veramente il volto della medicina moderna per sempre.