Fabbricazione assistita dalla stampa 3D di scaffold di chitosano da diverse fonti e cross-linker per l’ingegneria dei tessuti dentali

I RICERCATORI SI AVVICINANO ALL’ODONTOIATRIA RIGENERATIVA CON LA STAMPA 3D

Un team di ricercatori interdisciplinari della KU Leuven University ha compiuto un ulteriore passo avanti per riuscire a far ricrescere i denti dalla radice utilizzando la stampa 3D.

Le condizioni dentali derivanti da traumi e anomalie dello sviluppo possono spesso influenzare lo sviluppo di denti permanenti, in particolare nei bambini, con conseguente perdita di tessuti o addirittura di interi denti. Per combattere questo, l’ingegneria dei tessuti dentali è nata come potenziale mezzo di riparazione, rigenerazione e persino sostituzione dei denti attraverso la fabbricazione di “radice del dente” bioingegnerizzata.

Nel loro ultimo studio, il team ha studiato la stampa 3D di scaffold di chitosano derivati ​​da fonti animali e fungine che potrebbero essere potenzialmente utilizzati in tali applicazioni di odontoiatria rigenerativa in futuro.

Il ruolo della stampa 3D all’interno della medicina rigenerativa è ancora nella sua fase nascente, sebbene recentemente ci siano stati diversi sviluppi promettenti in quest’area.

A partire dalle scoperte di bioprinting dei tessuti umani, gli scienziati dell’Università di Buffalo hanno sviluppato un nuovo metodo rapido di bioprinting 3D destinato a portare gli organi umani completamente stampati più vicino alla realtà, mentre i ricercatori dell’Università di Lund hanno sviluppato un nuovo bioink stampabile in 3D derivato da alghe e polmoni tessuto che può essere utilizzato per stampare costrutti simili a vie aeree di dimensioni umane in grado di supportare la crescita delle cellule e dei vasi sanguigni.

La stampante 3D OEM 3D Systems ha recentemente annunciato una svolta nella sua piattaforma di bioprinting Print to Perfusion , che ora è in grado di produrre rapidamente scaffold polmonari vascolarizzati a grandezza naturale. Di conseguenza, l’azienda ha in programma di intensificare le proprie attività di medicina rigenerativa in futuro.

Più di recente, i ricercatori della Penn State hanno svelato un processo di bioprinting 3D in grado di stampare simultaneamente tessuti duri e molli per riparare le lesioni della pelle e delle ossa in un’unica procedura.

Nonostante i notevoli passi avanti compiuti nella stampa 3D per applicazioni dentali come allineatori personalizzati , corone permanenti e impianti dentali , gli sviluppi della medicina rigenerativa per le applicazioni dentali hanno visto meno attenzione. Tuttavia, l’ingegneria dei tessuti e la medicina rigenerativa sono state recentemente esplorate per la sostituzione dei tessuti dentali danneggiati e mancanti con risultati promettenti, come per le procedure endodontiche rigenerative.

Queste procedure mirano a riparare o sostituire la polpa dentale infiammata o danneggiata – la parte al centro di un dente composta da tessuto connettivo vivente e cellule – al fine di ripristinare la vascolarizzazione, la risposta immunitaria, l’apporto nervoso e la disposizione della dentina, che si riferisce al componente strutturale più grande di un dente che fornisce supporto allo smalto.

Secondo i ricercatori, il chitosano ha attirato l’attenzione per le applicazioni di ingegneria dei tessuti dentali grazie alle sue proprietà antimicrobiche e immunomodulatorie, oltre alla sua biocompatibilità, biodegradabilità e capacità di gelificazione. Il chitosano è derivato in parte dall’esoscheletro di crostacei come granchi e gamberetti, funghi o insetti.

Per questo particolare studio sono stati selezionati due tipi di chitosano; chitosano di origine animale e chitosano fungino derivato da aspergillus niger, una specie comune di fungo che causa la muffa nera. La polvere di gelatina è stata utilizzata come polimero aggiuntivo, mentre la genipina e il 3-glicidilossipropil trimetossisilano (GPTMS) sono stati usati come agenti di reticolazione.

Gli scaffold a base di chitosano sono stati preparati tramite una tecnica di liofilizzazione in emulsione che prevedeva la progettazione di stampi di dimensioni adeguate utilizzando un software CAD e che sono stati quindi stampati utilizzando una stampante 3D polyjet. Le soluzioni polimeriche sono state quindi preparate e distribuite negli stampi prima di essere immediatamente poste in ghiaccio secco per il congelamento direzionale per ottenere una struttura dei pori orientata radialmente.

Gli stampi sono stati poi liofilizzati per 24 ore e sformati per ottenere gli scaffold finali. Mentre questa volta sono stati stampati stampi di base, la stampa 3D consente la progettazione e la produzione di stampi specifici per pazienti e denti, e quindi scaffold.

Lo scaffold chitosano derivato da funghi, in particolare, è stato esplorato per le sue proprietà desiderabili di ridotto rischio di reazioni allergiche, basso peso molecolare e proprietà antimicrobiche potenziate.

Più in generale, gli scaffold sono stati studiati per la loro diretta applicazione clinica nell’endodonzia rigenerativa priva di cellule di denti immaturi per controllare le infezioni, indurre la formazione di dentina e la formazione di radici.

I ricercatori ritengono inoltre che i loro scaffold su misura potrebbero essere modificati aggiungendo componenti inorganici come il vetro bioattivo per promuovere la rigenerazione ossea alveolare. L’osso alveolare è la spessa cresta ossea che contiene le cavità dei denti, situata sulle ossa mascellari di una persona.

Andando avanti, il team si concentrerà sull’ottenimento di una più profonda comprensione del comportamento delle cellule staminali e delle cellule immunitarie in risposta agli scaffold, al fine di ottimizzarne l’applicazione nell’ingegneria dei tessuti dento-alveolari.

Maggiori informazioni sullo studio possono essere trovate nel documento intitolato “Fabbricazione assistita dalla stampa 3D di scaffold di chitosano da diverse fonti e cross-linker per l’ingegneria dei tessuti dentali”, pubblicato sulla rivista European Cells and Materials. Lo studio è coautore di M. EzEldeen, J. Loos, Z, Mousavi Nejad, M. Cristaldi, D. Murgia, A. Braem e R. Jacobs.

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