GLI SCIENZIATI DI KAUST SVILUPPANO UN PROCESSO DI BIOPRINTING 3D AUTOMATIZZATO PER IDROGEL A BASE DI PEPTIDI
I peptidi sono brevi catene di amminoacidi, che formano i mattoni delle proteine. I ricercatori hanno utilizzato peptidi ultracorti come base del loro inchiostro di nuova concezione che può essere stampato in 3D per formare idrogel contenenti cellule.
Guidato dalla bioingegnere KAUST Charlotte Hauser, il team sta cercando di affrontare le sfide che circondano la stabilità della forma negli idrogel stampati in 3D senza l’uso di sostanze chimiche aggressive o luce ultravioletta che minacciano la sopravvivenza delle cellule.
“È difficile trovare un biomateriale cell-friendly che supporti la sopravvivenza cellulare a lungo termine ed è anche stampabile”, ha detto il dottorando di ricerca KAUST Hepi Hari Susapto. “I nostri bioink realizzati da idrogel peptidici ultracorti autoassemblanti affrontano in modo efficiente questa sfida”.
Le strutture cariche di cellule stampate in 3D hanno un grande potenziale per il trapianto di organi e tessuti umani, tuttavia la tecnologia è ancora nella sua fase nascente e deve affrontare ostacoli come lo sviluppo del bioink, le velocità di stampa limitate e la risoluzione di stampa prima che possa essere raggiunta un’adozione più ampia. Detto questo, ci sono stati importanti sviluppi in quest’area nell’ultimo anno che mostrano risultati promettenti nell’avanzamento del bioprinting 3D.
Ad esempio, gli scienziati dell’Università di Buffalo hanno sviluppato un nuovo metodo di bioprinting rapido che potrebbe avvicinare alla realtà organi umani completamente stampati e la stampante 3D statunitense OEM 3D Systems è pronta a intensificare le sue attività di medicina rigenerativa dopo aver sperimentato una svolta con il suo Print to Piattaforma di bioprinting per perfusione .
Più di recente, i ricercatori dell’Università di Lund hanno sviluppato un nuovo bioink stampabile in 3D che ha permesso loro di creare vie aeree di dimensioni umane che supportano la crescita di nuove cellule e vasi sanguigni. Sebbene il tessuto polmonare costituisse l’obiettivo iniziale dello studio, il bioink ha il potenziale per essere adattato a qualsiasi tipo di tessuto o organo.
Peptidi di stampa 3D
Per cominciare, i ricercatori KAUST hanno progettato tre peptidi utilizzando diverse combinazioni di amminoacidi isoleucina, lisina, fenilalanina e cicloesilalanina, al fine di creare un bioink stampabile.
Il team ha quindi utilizzato un ugello a tripla entrata per stampare in 3D le loro strutture in idrogel. Il peptide bioink è stato introdotto in un ingresso, una soluzione tampone in un altro e le cellule sono state aggiunte attraverso un terzo. Questo metodo ha consentito all’inchiostro peptidico di mescolarsi gradualmente con la soluzione tampone, quindi combinarsi con le cellule all’uscita dell’ugello. Una volta che l’inchiostro viene espulso dall’ugello, si solidifica istantaneamente e cattura le cellule all’interno della sua struttura.
Il team ha stampato cilindri di idrogel alti fino a quattro centimetri, oltre a un “naso” simile a quello umano, che erano tutti in grado di mantenere le loro forme. Le cellule aggiunte agli scaffold di idrogel includevano fibroblasti umani, cellule staminali mesenchimali del midollo osseo umano e neuroni del cervello di topo, che sono sopravvissuti e proliferati bene all’interno delle strutture. Le cellule del midollo osseo sono state anche incoraggiate a differenziarsi all’interno dell’impalcatura stampata in tessuto elastico simile alla cartilagine nel corso di quattro settimane.
Andando avanti, i ricercatori cercheranno di alterare ulteriormente la chimica superficiale dei loro bioink sviluppati per renderli più simili all’ambiente cellulare all’interno del corpo umano.
“Il nostro prossimo passo è la bioprinting di modelli di malattie 3D e organi in miniatura per lo screening e la diagnosi di farmaci ad alto rendimento”, ha affermato Hauser. “Questi potrebbero aiutare a ridurre i tempi e i costi di ricerca di farmaci più efficaci e personalizzati”.
Ulteriori informazioni sullo studio possono essere trovate nel documento intitolato “I bioink di peptidi ultracorti supportano la stampa automatizzata di costrutti su larga scala che assicurano la sopravvivenza a lungo termine dei costrutti di tessuto stampati” , pubblicato sulla rivista Nano Letters. L’articolo è coautore di H. Susapto, D Alhattab, S. Abdelrahman, Z Khan, S. Alshehri, K. Kahin, R. Ge, M. Moretti, A. Emwas e C. Hauser.
