SOLO CELLULE: LA BIOPRINTING 3D SENZA SCAFFOLD UIC PRODUCE TESSUTI COMPLESSI
I ricercatori dell’Università dell’Illinois di Chicago (UIC) hanno sviluppato un processo di bioprinting 3D senza scaffold.
Comunemente, gli scaffold biodegradabili sono usati per mantenere la forma del tessuto bioprintesso 3D utilizzato nella ricerca in medicina rigenerativa . Tuttavia, secondo lo studio pubblicato su Materials Horizons, i sottoprodotti di degradazione all’interno degli scaffold possono essere tossici e interferire con lo sviluppo delle connessioni cellula-cellula dei tessuti funzionali.
Ay UIC è stato creato un bagno di supporto per microgel per consentire la libera circolazione di un ugello di stampa per l’estrusione di celle ad alta risoluzione. Eben Alsberg, Richard e Loan Hill, professore di Bioingegneria e ortopedia, UIC, ha spiegato:
“LA NOSTRA PIATTAFORMA DI STAMPA PER SOLE CELLE CONSENTE LA STAMPA 3D DI CELLE SENZA SUPPORTO PER SCAFFOLD CLASSICO UTILIZZANDO UN BAGNO TEMPORANEO DI MICROSFERE DI IDROGEL IN CUI AVVIENE LA STAMPA.”
“Per la prima volta, i costrutti di sola cellula possono essere stampati in forme intricate che sono costituite da diversi tipi di cellule senza un vettore di idrogel o uno scaffold tradizionale che può quindi essere stabilizzato per un periodo di un giorno o di settimane”.
Nella ricerca UIC, le microsfere di idrogel su scala microscopica che costituiscono un bagno consentono a un ugello bioprinter 3D di muoversi e depositare le cellule sul posto preservandone la forma. Queste cellule sono esposte alla luce UV, che incrocia o “congela” le perline insieme, consentendo in ultima analisi di maturare e crescere all’interno di una struttura stabile.
“Il bagno di tallone di idrogel ha proprietà uniche che consentono sia la stampa del bioink cellulare solo in architetture complesse e la successiva stabilizzazione temporanea”, ha aggiunto il professor Alsberg. “Usando la chimica possiamo quindi regolare quando le perline vanno via.”
Con il bagno di perle di idrogel, il team UIC ha utilizzato cellule staminali per la cartilagine di stampa 3D a forma di orecchio e un femore di dimensioni di un roditore, formando connessioni stabili tra cellule tramite proteine specializzate.
Attraverso l’uso di un gel di supporto sacrificale, al posto degli scaffold il metodo presenta alcune somiglianze con la metodologia di bioprintaggio FRESH 3D di FluidForm e la fabbricazione di chip microfludici condotta dal Lewis Lab della Harvard University .
Celle di stampa 3D all’interno del supporto di microgel. I microgel nel mezzo di supporto fluidizzano attraverso le proprietà di assottigliamento quando lo stress viene applicato dal movimento dell’ago di stampa e bioink solo cellulare e si riempiono rapidamente dopo che l’ago passa per proprietà di auto-guarigione. Immagine tramite UIC.
Celle di stampa 3D all’interno del supporto di microgel. I microgel nel mezzo di supporto fluidizzano attraverso le proprietà di assottigliamento quando lo stress viene applicato dal movimento dell’ago di stampa e bioink solo cellulare e si riempiono rapidamente dopo che l’ago passa per proprietà di auto-guarigione. Immagine tramite UIC.
Bioprinting 3D di tessuti funzionali di grandi dimensioni
Sebbene la biostampa 3D con scaffold fornisca supporto per l’architettura sottostante di un organo o tessuto mediante la semina di cellule, la decomposizione dello scaffold può essere difficile da temporeggiare in tandem con la maturazione di detto organo o tessuto.
Dopo il successo della cartilagine e del femore dell’orecchio a bioprotezione 3D, il professor Alsberg ha dichiarato: “Abbiamo dimostrato che le singole cellule e aggregati cellulari possono essere organizzati e assemblati utilizzando questa strategia di piattaforma per formare tessuti funzionali più grandi.” Questo processo dovrebbe essere prezioso per l’ingegneria dei tessuti, lo screening dei farmaci e come modelli per studiare la biologia dello sviluppo.
“Il singolo mezzo di supporto bioink e fotocellula per la stampa 3D e la generazione di tessuti ingegnerizzati con geometrie complesse ” è co-autore di Oju Jeon, Yu Bin Lee, Sang Jin Lee, Derrick Wells, Hyeon Jeong e Eben Alsberg.