I ricercatori creano un prototipo di menisco stampato in 3D specifico per il paziente
Se riesci a scattare per una piacevole corsa mattutina senza fare una smorfia o dirigiti verso l’antidolorifico, considera te stesso fortunato e l’invidia di molti che soffrono di deformazioni e lesioni del menisco attuale o in fase di guarigione. I ricercatori dell’Istituto Ortopedico di Rizzoli, a Bologna, hanno recentemente pubblicato i risultati nel ” Prototipo del menisco specifico per il paziente basato sul bioprinting 3D di uno scaffold carico di cellule umane “, tentando di migliorare i metodi attuali per la riparazione e la sostituzione dei tessuti.
Gli autori G. Filardo, M. Petretta, C. Cavallo, L. Roseti, S. Durante, U. Albisinni e B. Grigolo hanno utilizzato scansioni MRI reali da un paziente e convertite in dati in un file .stl, procedendo poi a creare un modello da cui creare il prototipo del menisco e gli scaffold risultanti.
Operando su pazienti affetti da lacrime del menisco classico, l’obiettivo del chirurgo è di solito di conservare il maggior numero di tessuti sani possibile, mentre alcuni possono richiedere una meniscectomia totale. I trapianti oggi, tuttavia, sono pieni di tutte le sfide tipiche come i problemi con il rifiuto del tessuto, la mancata corrispondenza e altri problemi come l’infiltrazione cellulare compromessa. In questo progetto, i ricercatori hanno esaminato altre sfide con scaffolds che sono stati precedentemente creati, affermando che solo due tipi di menisco artificiale sono arrivati all’arena clinica, uno dei quali è un impianto di collagene e l’altro costruito in poliuretano e policaprolattone. Mentre entrambi sono stati valutati come sicuri e hanno offerto buoni risultati,
“… è stato dimostrato che anche piccoli cambiamenti nel posizionamento dell’impianto possono influenzare la pressione di contatto e lo stress articolare”, ha affermato la ricerca. “Per affrontare i limiti dell’installazione del menisco e per ottimizzare il ripristino della funzione meniscale e l’integrità delle articolazioni nel tempo, gli impianti potrebbero essere sviluppati con un potenziale biologico potenziato e un dimensionamento specifico per il paziente per soddisfare i requisiti comuni delle persone”.
I ricercatori hanno raccolto il midollo osseo da un paziente già programmato per il trapianto di cellule autologhe e hanno osservato le cellule espandersi e continuare a prosperare anche dopo una settimana. I ricercatori hanno utilizzato il modello del ginocchio stampato in 3D per assistere nella ricostruzione del menisco. Hanno utilizzato una serie di sezioni trasversali 2D per creare percorsi utensile, utilizzando il bioinchiostro LifeInk 200 come materiale per la stampa di celle.
“Il bio-inchiostro selezionato ha presentato una buona stampabilità e fedeltà della forma, consentendo al tessuto fabbricato, ottenuto mediante una tecnica di erogazione a getto d’inchiostro basata su microvalvole, per simulare la morfologia del modello anatomico”, hanno affermato i ricercatori. “Questa tecnologia ‘cell-friendly’ ha permesso alle MSC incluse nel bioinchiostro di essere distribuite omogeneamente all’interno del costrutto.”
La fotografia di un prototipo di menisco del collagene di tipo I su misura, umano, carico di cellule, ad alta densità, dopo che le cellule staminali mesenchimali sono state incorporate. Il processo di stampa è stato eseguito a temperatura ambiente in una capsula di Petri riempita con terreno di coltura e mantenuta a 37 ° C.
Dopo cinque giorni, solo la metà delle cellule era ancora in vita, creando preoccupazioni sulla vitalità cellulare. Sorprendentemente, però, quasi l’intera seconda metà delle cellule ancora vive era valida dopo 28 giorni.
“… queste cellule sono state in grado di crescere e colonizzare il biomateriale, dimostrando che lo scaffold idrogel a base di collagene bioprintellato fornisce un buon microambiente per la vitalità e la proliferazione delle MSC”, ha affermato il ricercatore.
Nel complesso, la ricerca ha dimostrato che questo tipo di bioprinting mostra il potenziale dell’ingegneria tissutale con “precisione anatomica”. Notano, tuttavia, che diversi problemi devono essere esaminati in futuro: densità, incapsulamento cellulare all’interno dei gel di collagene e dimensione dei pori del gel di collagene.
“Il prototipo descritto in questo studio ha mostrato il potenziale biologico della tecnologia di biostampa 3D nel fornire un costrutto anatomico e specifico per il paziente con cellule vitali su un materiale biocompatibile”, hanno concluso gli autori. “Questo studio potrebbe fungere da punto di partenza per gli sviluppi futuri di questa struttura su misura, basata sul collagene e basata sul tessuto, che potrebbe aiutare l’ottimizzazione degli impianti progettati per sostituire i menischi danneggiati.”
La cartilagine è un prodotto caldo per gli umani, e specialmente quando l’usura dell’età comincia a manifestarsi, con ciò che è accaduto prima per alcuni di noi. La stampa 3D mostra un enorme potenziale per aiutare con le riparazioni, tuttavia, con nuovi e promettenti metodi per riparare i difetti , curare l’artrite , bioprinting con le cellule staminali del ginocchio per creare nuova cartilagine e altro ancora.
