I ricercatori S&T si avvicinano alla stampa 3D di organi umani
Il Dr. Anthony Convertine guida una ricerca focalizzata su un metodo di stampa 3D di nanoparticelle per produrre tessuti umani. Foto di Michael Pierce/Missouri S&T.
Potrebbero essere necessari ancora decenni prima che sia possibile stampare con successo organi umani con tecnologia 3D e trapiantarli, ma i ricercatori del Missouri S&T stanno lavorando su una tecnologia che potrebbe un giorno rendere tutto ciò realtà.
“Abbiamo sviluppato un nuovo tipo di nanomateriale adatto alla stampa 3D”, afferma il Dr. Anthony Convertine, Professore Assistente di Scienza e Ingegneria dei Materiali presso S&T. “Questo nuovo nanomateriale viene sintetizzato direttamente in acqua, senza l’uso di solventi organici tossici.”
La tecnologia di Convertine mira a rendere la stampa 3D più rapida, più semplice e più precisa. Afferma che i metodi attuali sono costosi e consentono solo di stampare piccole quantità di tessuto.
“Questo processo dovrebbe ampliare le possibilità e il Missouri S&T continuerà a essere un leader nel campo dell’ingegneria biomedica”, afferma.
“Questi nuovi materiali si solidificano rapidamente quando esposti alla luce, il che li rende ideali per le celle di stampa 3D contenenti bioinchiostro”, spiega. “Questo processo è molto più veloce e semplice delle attuali formulazioni di bioinchiostro, oltre ad essere più ecologico.”
Convertine afferma che lo sviluppo di questo metodo è un passo significativo verso la stampa di campioni di tessuto di grandi dimensioni utilizzabili per vari scopi.
“Siamo interessati alla stampa 3D di impalcature per l’ingegneria dei tessuti”, afferma. “Si tratta di tessuti complessi che potranno crescere grazie al nostro processo migliorato e più preciso.”
Con il metodo di Convertine, i tessuti verranno stampati su piani separati e includeranno anche i capillari. I tessuti così sviluppati, chiamati pixel di tessuto, potranno essere assemblati in campioni sempre più grandi.
Alcune delle applicazioni immediate di questo sviluppo riguardano la guarigione delle ferite e la creazione di nuovi tessuti vascolarizzati per pazienti traumatizzati.
Altre potenzialità di questa tecnologia spaziano dall’utilizzo delle nanoparticelle stampate per somministrare chemioterapia ai pazienti affetti da cancro in modo più mirato, al trattamento di pazienti con lesioni cerebrali traumatiche impedendo alle nanoparticelle di diffondersi e causare ulteriori danni alle cellule cerebrali.
Convertine e il suo team hanno recentemente condiviso i loro risultati sulla rivista Polymer Chemistry in un articolo intitolato “Sintesi in un vaso di nanoparticelle tioliche”. L’articolo è apparso sulla copertina dell’edizione di marzo 2023 della rivista con una grafica fornita da Convertine.
Egli aferma che ciò dimostra come gli editori della rivista e i revisori tra pari abbiano riconosciuto il valore e le potenziali implicazioni della sua ricerca.
“È un onore che significa molto per me”, dice. “Questa è una delle mie riviste preferite. I leader che ammiro in questo campo vi pubblicano regolarmente.”
Convertine sottolinea che il suo lavoro si distingue perché le nanoparticelle vengono create in acqua, non richiedono altri solventi e non producono sottoprodotti. Inoltre, il team di ricerca ha scoperto che l’uso del tiolo come reagente permette ai materiali stampati di indurirsi molto più rapidamente. L’ossigeno di solito rallenterebbe questo processo, ma il tiolo può aiutare a contrastarlo.
Le nanoparticelle create da Convertine sono anche uniche perché possiedono caratteristiche sia dei materiali vetrosi che polimerici.
“Negli anni ho condotto ricerche sia su vetro che polimeri e ho visto il potenziale per alcune intersezioni”, afferma. “Siamo stati in grado di unire questi due complessi tipi di materiali in modo semplice ma di grande impatto. Il nucleo del materiale è simile al vetro, mentre la corona delle particelle è costituita da polimeri.”
I ricercatori del Missouri S&T sono stati a lungo apprezzati per le loro ricerche sull’utilizzo di materiali vetrosi per il trattamento di condizioni mediche. Il lavoro del Dr. Delbert Day sulle microsfere di vetro radioattive per il trattamento del cancro è noto in tutto il mondo, e il Dr. Richard Brow ha contribuito a plasmare il modo in cui il vetro sviluppato per applicazioni biomediche viene studiato. Convertine afferma che questo lavoro condotto presso S&T era nella sua mente mentre considerava questo nuovo approccio e non vede l’ora di vedere come la sua ricerca avrà un impatto sul campo nel futuro.
Al progetto hanno collaborato con Convertine Aaron Priester e Jimmy Yeng, entrambi studenti Ph.D. in Ingegneria delle Scienze dei Materiali, e Krista Hilmas, neolaureata in Ingegneria della Ceramica.
Riguardo al Missouri S&T
La Missouri University of Science and Technology (Missouri S&T) è un’università di ricerca focalizzata sulle STEM con oltre 7.000 studenti. Parte del sistema a quattro campus dell’Università del Missouri e situata a Rolla, Missouri, Missouri S&T offre 101 lauree in 40 aree di studio ed è tra le prime 10 università della nazione per ritorno sull’investimento, secondo Business Insider.
Foto di Michael Pierce/Missouri S&T