Gli idrogel biomimetici offrono diverse opportunità nelle applicazioni mediche, secondo un gruppo di ricercatori in un documento intitolato ” Idrogel polisaccaride per la stampa 3D multiscala di scaffold pullulali “. Ma la generazione di microambienti sintetici che simulano gli effetti delle nicchie naturali del tessuto sulla crescita e differenziazione cellulare richiede nuovi metodi per controllare la risoluzione delle caratteristiche dell’idrogel, la biofunzionalizzazione e le proprietà meccaniche. Nel documento, i ricercatori mostrano come ciò possa essere ottenuto utilizzando un idrogel stampabile 3D a base di pullulano con proprietà meccaniche sintonizzabili.
Pullulan è un polisaccaride lineare non ionico prodotto naturalmente dall’amido. Ha molti vantaggi: è biodegradabile, commestibile, bio- e sangue-compatibile, non tossico, non immunogenico, non mutageno e non cancerogeno, oltre ad essere facilmente solubile in acqua, che consente un idrogel chiaro e viscoso essere preparati. È stato proposto come strato barriera antiadesivo per la prevenzione dei problemi postoperatori ed è ampiamente utilizzato nei cosmetici. Ha proprietà anti-radicali liberi ed è stato utilizzato in nanofibre o rivestimenti per la conservazione degli alimenti, così come nelle applicazioni nell’ingegneria dei tessuti e nella medicina rigenerativa.
“Abbiamo pensato che il pullulano potesse essere personalizzato sui suoi gruppi ossidrile con le porzioni chimiche desiderate (ad esempio gruppi polimerizzabili chimici) al fine di generare strutture reticolate 3D di proprietà meccaniche sintonizzabili”, affermano i ricercatori. “Nonostante queste interessanti caratteristiche chimiche, il potenziale di pullulan per la generazione di scaffold o sistemi di coltura con specifiche forme e morfologie 2D e 3D è rimasto finora inesplorato”.
I ricercatori hanno sintetizzato idrogeli di pullulano metacrilato (PulMA) che erano stati stampati mediante tecniche di stampa 3D a luce multi-scala. Usando la stereolitografia e la litografia a due fotogrammi, hanno prodotto modelli 3D da millimetri fino a pochi micron e strutture sospese.
“Usando ulteriormente il materiale ingegneristico in una formulazione fotosensibile, abbiamo costruito complesse forme 3D attraverso l’irradiazione controllata spazialmente (SL), superando le attuali limitazioni nella strutturazione lungo la terza dimensione”, continuano. “Le proprietà meccaniche, in particolare la rigidità, sono state controllate mediante l’aggiunta di un crosslinker bifunzionale che ha permesso di regolare il modulo elastico e l’assorbimento d’acqua degli idrogel PulMA.”
Le linee cellulari e le cellule staminali mesenchimali (MSC) sono state seminate su strutture 3D micro e macro-metriche per testare la risposta biologica. I test hanno dimostrato che le cellule erano vitali e metabolicamente attive, aderendo solo in presenza di funzionalizzazione della fibronectina o della fibrina.
“Poiché l’integrazione di modelli multi-scala nella stessa struttura può rappresentare un importante passo avanti nei settori dell’ingegneria tissutale e della medicina rigenerativa e la fabbricazione di idrogel con queste due diverse dimensioni e tecnologie non sono stati segnalati comunemente, questo studio conferma che gli idrogel PulMA sono eccellenti substrati sostenere la coltura cellulare dopo una corretta funzionalizzazione, con proprietà meccaniche dotate e dimensioni delle caratteristiche di stampa 3D “, concludono i ricercatori. “D’altro canto, la proprietà non adesiva di PulMA potrebbe consentire di mettere a punto le aree adesive e il disegno delle singole celle e dei monostrati sia in 2D che in 3D, offrendo ampie opportunità per l’ingegneria cellulare attraverso la microfabbricazione. In futuro,
Gli autori del documento comprendono G. Della Giustina, A. Gandin, L. Brigo, T. Panciera, S. Giulitti, P. Sgarbossa, Delfo D’Alessandro, Luisa Trombi, Serena Danti e G. Brusatin.
