Stampa 3D a luce modulata per architetture cellulari di precisione
Un gruppo di ricerca del Terasaki Institute for Biomedical Innovation (TIBI) ha messo a punto una tecnica di produzione additiva che introduce nuove opportunità nella coltivazione di tessuti. Descritta sulla rivista Small, questa procedura sfrutta un sistema di stampa 3D basato su luce per modellare idrogel contenenti cellule vive, consentendo un controllo puntuale della struttura interna dei microgel.
Principio di funzionamento e personalizzazione ottica
Il metodo combina un proiettore a luce digitale con formulazioni di idrogel sensibili a specifiche lunghezze d’onda. Durante la polimerizzazione, è possibile variare parametri ottici quali intensità e durata dell’irraggiamento in modo selettivo su singole regioni del gel. In questo modo la densità di reticolazione e la porosità interna dei microgel possono essere regolate con precisione micrometrica, offrendo un ambiente tridimensionale su misura per le cellule inserite.
Controllo della crescita cellulare e simulazione di tessuti complessi
Integrando all’interno degli idrogel cellule muscolari o fotorecettori retinici, i ricercatori hanno osservato che la microarchitettura guida l’organizzazione cellulare e la formazione di tessuti funzionali. Le cellule muscolari si sono allineate lungo canali definiti all’interno del gel, mentre le cellule retiniche hanno costituito strati sovrapposti, richiamando la struttura dell’epitelio esterno della retina. Queste configurazioni risultano fondamentali per replicare comportamenti biomeccanici e biochimici tipici dei tessuti naturali.
Applicazioni terapeutiche e modularità dei microgel
La tecnologia di TIBI apre la strada a sistemi modulari di biomateriali in grado di supportare diverse strategie di ingegneria tissutale. Tra gli esempi pratici figurano microgel iniettabili per il recupero di lesioni muscolari, impalcature retiniche da impiantare in prossimità di aree danneggiate dell’occhio e idrogel arricchiti con peptidi angiogenici in grado di stimolare la formazione di nuovi capillari. In colture cellulari e in modelli animali, questi materiali hanno mantenuto la propria integrità strutturale e sostenuto la proliferazione e l’integrazione delle cellule ospiti.
Vantaggi del approccio bottom-up
Il processo sviluppato a TIBI si basa su un approccio “dal basso verso l’alto”: microunità standardizzate possono essere combinate per assemblare tessuti di dimensioni e complessità crescenti. Questa modularità si traduce in una maggiore flessibilità sperimentale, riducendo i tempi necessari per ottimizzare le condizioni di crescita e facilitando la scalabilità verso applicazioni cliniche.
Visione dei responsabili scientifici
Dr. Johnson John, coordinatore dello studio, ha spiegato che la tecnica “permette di dare forma a tessuti modulari con tolleranze micrometriche”, un requisito imprescindibile per ricreare la struttura di muscoli e retina. Dr. Ali Khademhosseini, CEO di TIBI, ha evidenziato il valore dell’integrazione tra stampa a luce controllata e biomateriali intelligenti, sottolineando che questa strada avvicina allo sviluppo di terapie personalizzate a bassa invasività.
