I ricercatori sembrano aver affrontato un importante ostacolo nel campo del bioprinting.
Il bioprinting è una tecnologia esistente da diversi anni e solitamente si basa sul seguente processo:
Viene stampata in 3D un’impalcatura nella geometria desiderata
Le cellule vive vengono depositate sull’impalcatura tramite stampa 3D
Le cellule si dividono e crescono seguendo la geometria dell’impalcatura
L’impalcatura si dissolve nel tempo, lasciando solo le cellule nella geometria corretta
Tuttavia, gli scaffold attualmente utilizzati presentano diversi problemi. Le cellule, infatti, interagiscono scarsamente con gli scaffold, determinando risultati non ottimali. Gran parte di ciò è attribuibile alla risoluzione relativamente bassa degli scaffold stampati in 3D, che è molto maggiore rispetto alle dimensioni delle cellule viventi.
Per risolvere questo problema, i ricercatori hanno applicato una serie di tecniche innovative per produrre una nuova forma di impalcatura. Hanno sviluppato scaffold compositi con strutture meccanicamente robuste e architetture nanofibrose allineate, combinando tecniche di stampa 3D, elettrospinning e freeze-casting unidirezionale.
Questi metodi hanno consentito alle cellule di integrarsi meglio con l’impalcatura e hanno persino favorito la divisione e la crescita cellulare. Gli scaffold compositi hanno dimostrato di fornire ambienti stabili, consentendo l’infiltrazione cellulare diretta per la rigenerazione dei tessuti e supportando la maturazione adipogenica delle cellule staminali derivate dall’adiposo (ADSC) in vitro. Inoltre, hanno guidato l’infiltrazione tissutale diretta e promosso la neovascolarizzazione nelle vicinanze quando impiantati in un modello sottocutaneo di topi.
Una tecnologia fondamentale utilizzata nella ricerca è stata l’elettrofilatura, che consiste nella creazione di fibre sottili attraverso il getto di elettroni idrodinamici. Queste fibre hanno favorito l’attaccamento cellulare e la sopravvivenza a lungo termine.
Un’altra tecnologia interessante è stata il freeze casting, che implica il congelamento di liquidi infusi per innescare la separazione di fase.
Queste tecnologie sono state integrate con gli approcci FFF tradizionali per creare un’impalcatura composita realizzata utilizzando vari metodi. Il risultato è stato efficace, come riportato nel loro articolo.
Questo progresso nel bioprinting è notevole e potrebbe portare a nuove forme di bioprinting e all’espansione di applicazioni biologiche che finora erano state difficili da realizzare con successo.
La ricerca presentata in questo studio si concentra sulla creazione di scaffold compositi biodegradabili per la rigenerazione di vari tessuti utilizzando una combinazione di tecniche avanzate, come la stampa 3D, l’elettrospinning e il freeze-casting unidirezionale. Questi scaffold compositi sono stati progettati per risolvere alcune delle limitazioni degli attuali scaffold stampati in 3D, come le deboli interazioni tra scaffold cellulari e le insufficienti organizzazioni cellulari dovute alla risoluzione limitata delle caratteristiche stampate in 3D.
Gli scaffold compositi prodotti in questo studio presentano strutture meccanicamente robuste e architetture nanofibrose allineate, offrendo ambienti a volume stabile e favorendo l’infiltrazione cellulare diretta, elementi essenziali per la rigenerazione dei tessuti. Le architetture nanofibrose con micropori allineati agiscono come materiali di matrice extracellulare artificiale, migliorando l’attaccamento, la proliferazione e l’infiltrazione delle cellule.
Un altro aspetto importante di questi scaffold compositi è la loro capacità di supportare la maturazione adipogenica delle cellule staminali di derivazione adiposa (ADSC) in vitro. Questo potrebbe essere particolarmente utile nella rigenerazione del tessuto adiposo e nella guarigione delle ferite.
Inoltre, gli esperimenti condotti su modelli sottocutanei di ratti hanno dimostrato che gli scaffold compositi possono guidare l’infiltrazione tissutale diretta e promuovere la neovascolarizzazione nelle vicinanze. L’aggiunta di cellule staminali di derivazione adiposa (ADSC) ha ulteriormente migliorato il potenziale adipogenico degli scaffold, rendendoli ancora più promettenti per applicazioni cliniche.
La strategia di produzione ibrida presentata in questa ricerca potrebbe offrire un approccio innovativo e promettente per migliorare la rigenerazione dei tessuti, introducendo segnali topologici aggiuntivi all’interno degli scaffold stampati in 3D. Questo potrebbe portare a nuove possibilità nella medicina rigenerativa e nella creazione di tessuti artificiali per una vasta gamma di applicazioni terapeutiche.
Incorporamento di architetture nanofibrose allineate all’interno di scaffold in policaprolattone stampati in 3D per l’infiltrazione cellulare diretta e la rigenerazione dei tessuti
Zijie Meng 4,1,2 , Xingdou Mu 4,3 , Jiankang He 5,1,2 , Juliang Zhang 5,3 , Rui Ling 3 e Dichen Li 1,2
Pubblicato il 3 marzo 2023 • © 2023 L’autore(i). Pubblicato da IOP Publishing Ltd per conto di IMMT International Journal of Extreme Manufacturing , Volume 5 , Numero 2
