Stampa 3D biomedica guidata a ultrasuoni per impianti in vivo
Un gruppo di ricercatori guidato da Elham Davoodi ha sviluppato un sistema di biostampa tridimensionale che sfrutta ultrasuoni focalizzati per realizzare impianti direttamente nei tessuti, senza aprire chirurgicamente il corpo. Descritta su Science, la tecnica denominata DISP (Imaging-Guided Deep Tissue In Vivo Sound Printing) combina bioinchiostri sensibili all’ultrasuono, o “US-inks”, con un trasduttore a ultrasuoni a focalizzazione controllata, consentendo di veicolare e solidificare il materiale a temperature lievemente superiori a quella corporea.
I limiti dell’inserimento chirurgico e i vantaggi della biostampa in vivo
Le tecnologie di 3D bioprinting permettono di ottenere impianti personalizzati e tessuti ingegnerizzati, ma nella maggior parte dei casi richiedono un intervento chirurgico per posizionare la struttura stampata. La stampa in vivo riduce l’invasività, ma fino ad oggi era ostacolata dalla scarsa penetrazione degli inchiostri, dalla ridotta palette di bioinchiostri compatibili e dalla difficoltà nel controllare con precisione il processo a profondità elevate.
Composizione e funzionamento dei bioinchiostri
I “US-inks” messi a punto dal team integrano:
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Biopolimeri: sostegno strutturale e compatibilità tissutale
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Agenti di contrasto: per il monitoraggio continuo via ecografia
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Liposomi termoconduttori: contenenti molecole di reticolazione tenute in quiescenza fino all’attivazione
Iniettati o infusi mediante catetere fino alla zona target, questi bioinchiostri rimangono liquidi finché un fascio di ultrasuoni li riscalda localmente, innescando la fuoriuscita del reticolante e la formazione immediata di un gel biomimetico.
Dimostrazioni in modelli animali
Per validare DISP, Davoodi e colleghi hanno stampato in prossimità di tumori alla vescica di topo materiali caricati con farmaci antitumorali e, in un modello di coniglio, hanno realizzato microstrutture conduttive all’interno dei muscoli. In entrambi i casi, le analisi istologiche non hanno riscontrato danni o infiammazioni e il bioinchiostro non reticolato è stato eliminato dall’organismo nell’arco di sette giorni.
Possibili applicazioni cliniche
La piattaforma apre scenari multipli:
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Somministrazione locale di farmaci: rilascio controllato direttamente nel sito patologico
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Rigenerazione tissutale: scaffolds in situ per supportare la crescita cellulare
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Bioelettronica impiantabile: microcircuiti stampati per monitoraggio o stimolazione
Per la conversione in un’applicazione clinica mancano però studi approfonditi che colleghino parametri di stampa, struttura del materiale e prestazioni nel lungo periodo, come sottolinea Xiao Kuang in un articolo di commento sulla stessa rivista.
