I Ricercatori della Penn State 3D stampano le strutture in microfibra per la crescita dei tessuti usando il sistema standard
Gli scienziati della Penn State University stanno sviluppando un metodo per la stampa 3D del “quadro strutturale” del tessuto vivente cresciuto artificialmente utilizzando la tecnologia di stampa 3D desktop commerciale. Il processo consiste nel rinforzare materiali di idrogel infusi con cellule con reti di fibre stampate 3D di supporto.
Le fibre stampate in idrogel impiantabili per strutturarle potrebbero agire, in un certo senso, come rinforzi di cemento armato nel cemento, affermano i ricercatori. “Se possiamo dare una certa struttura al gel, possiamo far crescere cellule viventi in schemi definiti e alla fine le fibre si dissolveranno e andranno via”, ha aggiunto Justin L. Brown, professore associato di ingegneria biomedica alla Penn State.
Forse l’aspetto più notevole del progetto di ricerca, tuttavia, è che utilizza la tecnologia di stampa 3D economica e disponibile per promuovere il bioprinting 3D.
Come i ricercatori elaborano, la loro tecnica innovativa combina la tecnologia di stampa 3D desktop con la tecnologia di elettrofilatura, che è un processo che utilizza la forza elettrica per produrre fibre su scala nanometrica da fili di polimero fuso o soluzioni polimeriche. Questa combinazione consente la creazione di “modelli 3D di fibra polimerica ripetibili e ad alta risoluzione su materiali non conduttivi per l’ingegneria dei tessuti”.
Con questi modelli nanometrici impalcati filettati, i ricercatori hanno dimostrato la capacità di far crescere le cellule su di loro e hanno depositato con successo le strutture in materiali di idrogel di collagene infuso con cellule.
Lo scopo della ricerca è quello di creare un metodo accessibile e a basso costo per la produzione di tessuti umani complessi con il potenziale per l’impianto.
“L’idea generale è che se fossimo in grado di eseguire il multiplexing con gel di collagene e bioprinting, potremmo costruire interfacce di tessuti grandi e complesse, come l’osso di cartilagine”, ha spiegato Pouria Fattahi, uno studente di dottorato in bioingegneria. “Altri hanno creato questa combinazione tessuti utilizzando un micro-estrusione bioprinter “.
Tuttavia, i processi che utilizzano un bioprinter di microestrusione comunicano a caso i diversi tipi di tessuto separatamente e li combinano successivamente usando un adesivo o un connettore. I ricercatori della Penn State credono che il loro metodo di impalcatura stampato in 3D potrebbe imitare più da vicino come i tessuti reali crescono insieme nel corpo.
Ad esempio, i ricercatori dicono che potrebbero creare due diversi tipi di tessuto, ad esempio muscoli e tendini, semplicemente modificando il modello della struttura filettata dello scaffold in modo tale da consentire una transizione “continua” tra il tessuto muscolare e il tendine tessuto in un’unica stampa.
Naturalmente, c’è ancora del lavoro da fare prima che i tessuti stampati in 3D siano fattibili per l’impianto.
In questa fase attuale della ricerca, il team è costituito da strutture cubiche di stampa 3D che misurano meno di un pollice, anche se si dice che abbiano il potenziale per essere utilizzate per creare il tessuto ACL, che si trova nel ginocchio. “Il legamento crociato anteriore, o ACL, è lungo solo da 2 a 3 centimetri (da 0,8 a 1 pollice) e largo 1 centimetro (0,8 pollici)”, ha spiegato Fattahi.
Il progetto di ricerca in corso, sostenuto dal National Institutes of Health, è stato recentemente pubblicatosul Journal of Advanced Healthcare Materials .