Introduzione alla sfida del bioprinting
Il settore del 3D-bioprinting si trova di fronte all’obiettivo di riprodurre fedelmente la complessità strutturale degli organi umani. Nel tentativo di superare il problema dell’insufficiente apporto di nutrienti e ossigeno alle cellule impiantate, il NMI Naturwissenschaftliches und Medizinisches Institut di Reutlingen, la Technische Universität Darmstadt e la start-up Black Drop Biodrucker hanno collaborato alla realizzazione di una nuova generazione di bioink.
Tecnologia dei microcanali per il trasporto dei nutrienti
Il metodo sfrutta un insieme di microfibre ottenute tramite elettrofilatura, con diametro compreso tra 5 e 10 µm, valori analoghi a quelli dei capillari sanguigni. Inserendo queste fibre all’interno dell’idrogel che funge da matrice di supporto, il passaggio di fluidi nutrienti e gas verso le cellule diventa più efficiente. Questa soluzione si distingue perché non richiede processi a elevate temperature o procedure complesse per garantire un flusso continuo di nutrimento.
Contributi dei team coinvolti
Dr. Hanna Hartmann, responsabile di settore presso il NMI e co-inventrice del brevetto condiviso, sottolinea l’importanza delle dimensioni delle fibre: “Con un diametro simile a quello dei capillari, le nostre microfibre offrono un canale perfettamente adatto alla diffusione di nutrienti.” Dall’Università di Darmstadt, Annabelle Neuhäusler ha condotto studi sulla resistenza meccanica e sulla stabilità dimensionale della nuova bioink, confermandone la minore tendenza a deformarsi rispetto alle formulazioni precedenti. Jannik Stadler, a guida della Black Drop Biodrucker GmbH e coordinatore del progetto NatInk finanziato dal BMBF, evidenzia che “le fibre non devono necessariamente essere cave per migliorare il trasporto: la loro presenza per sé accelera il movimento di liquidi all’interno della struttura”.
Vantaggi per la ricerca e applicazioni future
L’introduzione di questa bioink potrebbe aprire la strada a test farmacologici personalizzati, riducendo la necessità di sperimentazione animale. Sul fronte della medicina rigenerativa, la maggiore robustezza meccanica facilita la manipolazione dei tessuti e ne aumenta la durabilità durante interventi di impianto chirurgico. I gruppi di lavoro puntano ora a esplorare nuovi substrati e varianti di idrogel, nonché a valutare l’efficacia delle strutture in ambienti biologici simulati.
Prospettive e sviluppi a lungo termine
Nei prossimi mesi, i ricercatori intendono approfondire le analisi elettrochimiche delle microstrutture e testare elettrodi impiantabili derivati dalla bioink potenziata. Le collaborazioni tra istituti accademici e realtà industriali come Black Drop Biodrucker confermano la tendenza verso approcci integrati, dove la scienza dei materiali e le tecniche di produzione additiva si uniscono per realizzare soluzioni che possono tradursi rapidamente in innovazioni nel campo medico.
