Stampa 3D di Strutture Proteiche per la Coltivazione di Tessuti: Una Svolta nella Medicina Rigenerativa
Il Dott. Amelie Erben, ingegnere meccanico presso il Centro per l’ingegneria applicata dei tessuti e la medicina rigenerativa (CANTER) dell’Università di Scienze Applicate di Monaco di Baviera, in collaborazione con la cattedra di elettronica biomedica Heinz Nixdorf presso l’Università tecnica di Monaco (TUM), ha compiuto un passo avanti significativo nel campo della medicina rigenerativa. Erben ha sviluppato un metodo innovativo per produrre una matrice extracellulare ad alta risoluzione per colture cellulari in laboratorio, sfruttando la tecnologia di stampa 3D.
Per far crescere tessuti funzionali in laboratorio, è essenziale fornire alle cellule un supporto tridimensionale, simile a quello che trovano nell’organismo vivente. Questo supporto è costituito da una rete di connessioni proteiche, le proteine, che forniscono alle cellule l’ambiente necessario per svilupparsi e svolgere le loro funzioni future. Tuttavia, quando si coltivano tessuti in laboratorio, è necessario creare artificialmente questa matrice extracellulare.
L’obiettivo finale è la produzione di tessuti specifici come la pelle, i neuroni, i muscoli cardiaci o gli alveoli polmonari. Questa tecnologia ha applicazioni fondamentali nella medicina dei trapianti e nello sviluppo di farmaci.
La sfida principale in questo processo è creare una struttura proteica tridimensionale che corrisponda il più possibile al modello naturale. Questa struttura è cruciale per il corretto sviluppo delle cellule. Nel caso degli alveoli polmonari, ad esempio, è fondamentale creare una matrice extracellulare estremamente sottile e precisa, attraverso la quale l’ossigeno può essere trasferito nel flusso sanguigno.
Il Dott. Erben ha dimostrato che è possibile produrre questa matrice extracellulare in modo altamente preciso utilizzando una stampante 3D. Per esempio, ha lavorato sulla stampa di tessuto polmonare utilizzando la tecnica della stereolitografia a due fotoni. In questo processo, le proteine vengono saldate insieme strato dopo strato per creare catene nelle posizioni desiderate. Questo approccio si basa sull’analisi approfondita della struttura del tessuto polmonare naturale.
Le prime sperimentazioni hanno dimostrato che le cellule coltivate in questo ambiente stampato si moltiplicano efficacemente e presentano proprietà simili a quelle dei tessuti polmonari naturali.
Un passo successivo nel lavoro del Dott. Erben è stato la creazione di una struttura proteica tridimensionale con un canale sottile di 80 micrometri. Questo canale verrà utilizzato per simulare la fornitura di ossigeno e nutrienti alle cellule. Questa innovazione aprirà la strada a ulteriori ricerche sulle interazioni cellulari tridimensionali in risposta a stimoli strutturali, meccanici e biomolecolari.
Gli studi futuri condotti da ricercatori di diverse istituzioni utilizzeranno questa struttura proteica stampata in 3D per esplorare le reazioni delle cellule a diversi stimoli e per avvicinare sempre di più la struttura artificiale a quella naturale, un passo avanti cruciale nella medicina rigenerativa.
