Università del Missouri: la esi di uno studente sulla stampa 3d di collagene per creare impalcature di ingegneria tissutale
Lo studente di tesi della University of Missouri , Christopher John Glover, esplora l’uso delle strutture stampate in 3D nel bioprinting, delineando le sue scoperte in ” Collante polimerizzante in situ per lo sviluppo di impalcature di ingegneria dei tessuti stampati in 3D “. Glover, esaltando le virtù del collagene e discutendo le sfide nel suo utilizzo, spiega che questo materiale naturale è stato uno dei preferiti nell’ingegneria dei tessuti, dimostrando eccellenti strutture proteiche per le imprese in laboratorio.
“Quasi tutti i tessuti del corpo umano contengono collagene tra cui pelle, muscoli, nervi, vascolarizzazione, tendini, legamenti e persino ossa. La pelle, per esempio, è l’80% di collagene in massa. A causa di questa abbondanza, il collagene è estremamente biocompatibile e versatile “, afferma Glover. “Con gli stimoli meccanici e chimici appropriati, le cellule staminali seminate su scaffold di collagene hanno il potenziale per differenziare una miriade di linee cellulari e diventare quasi tutti i tessuti del corpo umano”.
Ci possono essere difficoltà nell’utilizzare il collagene per alcuni tipi di rigenerazione tissutale e altri svantaggi, come la quantità di tempo necessario per passare da uno stato gelatinoso a un solido.
Per questo progetto, Glover ha studiato la produzione di scaffold a base di collagene 3D che ha potenziato con una varietà di agenti anti-infiammatori come nanoparticelle d’oro e curcumina. Nello specifico, ha utilizzato il collagene polimerico in situ (IPC), un materiale unico derivato dal collagene suina di tipo 1. Nella sperimentazione, ha eseguito diversi trattamenti di post-stampa sui gruppi di test. Alcuni sono stati lasciati nel loro stato di stampa 3D di base, altri erano reticolati senza AuNP o curcumina o con AuNP 1X o 2X o curcumina. La caratterizzazione è stata eseguita nel valutare la stabilità di ciascun patibolo e quindi nel rilevare la sua vitalità, insieme a quali tipi di trattamento hanno avuto maggior successo.
I compiti per accertare la redditività erano i seguenti:
Per stampare in 3D scaffali uniformi e riproducibili a base di collagene
Per esaminare le proprietà termiche degli scaffold reticolati
Per verificare e quantificare la presenza di nanoparticelle d’oro negli scaffold reticolati
Valutare la citotossicità e le capacità antinfiammatorie delle nanoparticelle d’oro e degli scaffold di curcumina
I sei gruppi sperimentali erano:
non reticolato
reticolato
AUNP
La curcumina
2X AuNP
2X curcumina
“Il gruppo senza collegamento esiste per esaminare gli effetti della sola reticolazione; i gruppi di AuNP e di curcumina esistono per determinare gli effetti di ciascun agente bioattivo; i gruppi 2X di curcumina e AuNP esistono per esacerbare quegli effetti, nel bene e nel male, “ha affermato Glover.
Glover ha personalizzato la sua stampante 3D, assemblata da una fresatrice CNC, con stadi traslazionali manipolati da tre motori passo-passo. Il software Mach3 Mill è stato utilizzato nella progettazione e nella modifica. Le due stampe 3D più comuni realizzate durante lo studio erano un modello a griglia e cerchi usati per i test cellulari. Glover ha scoperto che la risoluzione non era ottimale con il suo hardware, ma pensava che potesse essere più fine con una stampante dalle prestazioni più elevate.
La reticolazione con EDC o genipina ha dimostrato di migliorare sia la stabilità che la durabilità degli scaffold stampati 3D.
“Confrontando l’applicazione della reticolazione EDC durante la stampa rispetto alla post-stampa, è stato riscontrato che la post-stampa a reticolazione produceva stabilità significativamente maggiori rispetto alla reticolazione durante la stampa”, hanno affermato i ricercatori.
Gli scaffold basati sul collagene reticolati con EDC hanno mostrato la “superba vitalità cellulare”, anche se Glover ha sottolineato che le nanoparticelle d’oro sembravano in qualche modo ridurre il successo nella redditività. La genipina ha anche diminuito la vitalità, che è crollata ulteriormente con l’aggiunta di curcumina.
“Come precedentemente affermato, il collagene da solo è un materiale fragile e anche dopo la reticolazione può deteriorarsi se sovrasollato. Se questa piattaforma deve essere utilizzata per produrre impalcature impiantabili, la durata del collagene dovrebbe essere notevolmente migliorata. Ciò potrebbe essere ottenuto stampando l’IPC insieme ad un altro materiale o mediante ulteriore manipolazione post-stampa del collagene oltre alla semplice reticolazione “, ha concluso Glover, che prosegue affermando che la risoluzione della stampante avrebbe bisogno di essere migliorata, insieme al miglioramento della capacità antinfiammatorie dei prodotti stampati.
La stampa 3D con collagene è stata di recente molto interessante per i ricercatori, compresi gli usi in maschere artistiche , bioink e innesti cutanei.
