Stampa 3D di microrganizzazioni di cellule di mammiferi per generare tessuti biologici

FLUICELL COLLABORA CON RICERCATORI SVEDESI PER LA BIOPRINTING 3D DI COMPLESSE STRUTTURE CELLULARI CEREBRALI

Gli scienziati della società di tecnologia medica Fluicell hanno collaborato con la società di ricerca e sviluppo clinica Cellectricon e l’ università svedese Karolinska Institutet per la bioprinting 3D delle cellule neurali in schemi complessi.

Utilizzando le testine di stampa microfluidiche presenti sulla piattaforma Biopixlar di Fluicell, i ricercatori sono stati in grado di organizzare con precisione le cellule cerebrali di ratto all’interno di strutture 3D, senza danneggiarne la vitalità. I tessuti cerebrali risultanti potrebbero essere utilizzati per modellare il progresso di malattie neurologiche o per testare l’efficacia di farmaci correlati.

“Abbiamo utilizzato Biopixlar per sviluppare protocolli per la stampa di diversi tipi di cellule neuronali e siamo molto soddisfatti delle sue prestazioni”, ha affermato Mattias Karlsson, CEO di Cellectricon. “Questa entusiasmante tecnologia ha il potenziale per aprire strade completamente nuove per la modellazione in vitro di un’ampia gamma di malattie centrali e correlate al SNP”.

Dopo essere stata scorporata dalla Chalmers University of Technology nel 2012, Fluicell ha deciso di lanciare il suo primo bioprinter a novembre 2019 con Biopixlar . La macchina è commercializzata come una “piattaforma di rilevamento all-in-one”, in grado di stampare più celle diverse in una sola corsa, mantenendo un alto livello di precisione e risoluzione.

Il sistema di Fluicell include un braccio meccanico, un tavolino motorizzato e un’interfaccia gamepad, che consente agli utenti di posizionare e depositare manualmente le celle. Il livello di precisione fornito dalla macchina le presta potenziali applicazioni per la stampa di tessuti e sin dal suo lancio l’azienda ha cercato di mostrare le sue capacità cliniche.

In una di queste dimostrazioni, l’azienda ha firmato un accordo beta con Cellectricon, attraverso il quale intende valutare l’uso della sua tecnologia nell’ambito della ricerca neurale. Dato che la mappatura delle malattie cerebrali richiede spesso l’uso di vari tipi di cellule, i partner hanno teorizzato che il Biopixlar potrebbe essere utilizzato per migliorare la prognosi dei pazienti.

I precedenti approcci alla stampa di tessuti artificiali si sono concentrati sull’estrusione o sui metodi basati sul laser, molti dei quali richiedono l’uso di un gel sacrificale che ne limiti l’accuratezza. Al contrario, utilizzando un processo microfluidico, il team di Fluicell ha scoperto di essere in grado di controllare con precisione le cellule depositate, senza inibirne la crescita.

Un vantaggio chiave del Biopixlar è che è dotato di una testina di stampa con tre camere separate e durante i test il team è stato in grado di evitare la contaminazione incrociata. Le cellule sono state anche confinate in un flusso ricircolatorio, il che significa che non sono state depositate fino a quando non hanno interagito abbastanza fortemente con una superficie per attaccarsi.

Utilizzando questo approccio, gli scienziati sono stati in grado di raccogliere e riutilizzare tutte le cellule non attaccate, mantenendo un alto livello di controllo sul modello cellulare. Inoltre, attraverso un attento bilanciamento della pressione, il team ha scoperto di poter regolare il rapporto e la disposizione dei tessuti in tempo reale, rendendo il processo estremamente adattabile.

In test più avanzati, i ricercatori hanno stampato sia la pelle adulta che le cellule tumorali in tessuti 2D, che hanno mostrato un tasso di sopravvivenza superiore al 99%. Una volta esposte al farmaco per la pelle dell’acido retinoico (RA), le proteine ​​CK 10 che generano tumori delle cellule tumorali sono diminuite del 25%, dimostrando il potenziale dei tessuti nell’ambito della ricerca clinica.

Collegando diversi di questi tessuti 2D utilizzando la polilisina (PLL) come “colla” cellulare, il team è riuscito infine a stratificarli in un modello vivente di cancro al cervello. Secondo gli scienziati, il loro nuovo approccio basato sul PLL ha dimostrato che il Biopixlar era sufficientemente non invasivo e preciso da garantirne un uso più ampio come strumento diagnostico.

Bioprinting delle strutture dei tessuti molli

Sebbene gli organi umani stampati in 3D di dimensioni complete rimangano lontani anni dalla realtà, gli scienziati sono riusciti a compiere progressi significativi nella fabbricazione di tessuti più piccoli per scopi specifici.

I ricercatori della Tsinghua University , ad esempio, hanno anche tessuti simili al cervello bioprintati in 3D che sono in grado di nutrire le cellule neurali. Dopo aver iniettato le loro strutture additive nella corteccia di un topo da laboratorio, il team ha scoperto che erano in grado di formare un circuito sensibile agli stimoli.

La società di bioprinting 3D T&R Biofab , d’altra parte, ha collaborato con la società farmaceutica HK inno.N per fabbricare una serie di “soggetti di prova” di pelle artificiale. Le strutture cellulari fanno parte di un programma di ricerca approfondito sull’efficacia di diversi farmaci per le malattie della pelle.

Altrove, un gruppo collaborativo di università statunitensi ha adottato un approccio diverso e ha sviluppato un metodo di bioprinting 3D dei tessuti direttamente all’interno del corpo . Il processo del team si basa su un nuovo bioinchiostro in grado di costruire cellule in vitro, eliminando così il rischio di potenziali complicanze chirurgiche.

I risultati dei ricercatori sono dettagliati nel loro studio intitolato ” Stampa 3D di microorganizzazioni di cellule di mammiferi per generare tessuti biologici “. L’articolo è stato scritto in collaborazione con Gavin DM Jeffries, Shijun Xu, Tatsiana Lobovkina, Vladimir Kirejev, Florian Tusseau, Christoffer Gyllensten, Avadhesh Kumar Singh, Paul Karila, Lydia Moll e Owe Orwar.

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