STOMP: un sistema microfluidico stampato in 3D per modelli tissutali più accurati
Un team di ricerca della University of Washington ha messo a punto STOMP (Suspended Tissue Open Microfluidic Patterning), un dispositivo 3D-printed che innalza il livello di dettaglio nella ricostruzione di tessuti umani in laboratorio. STOMP si integra con le piattaforme a due pilastri utilizzate per misurare le forze di contrazione cellulare negli studi cardiovascolari, introducendo un’architettura aperta che sfrutta le forze capillari per convogliare idrogel contenenti cellule in aree definite, senza ricorrere a pompe o dispositivi esterni di azionamento.
Architettura capillare per geometrie complesse
La struttura messa a punto dal DeForest Lab guida l’idrogel attraverso canalizzazioni sottili, consentendo di posizionare più popolazioni cellulari in un singolo getto di stampa. La configurazione modulare dello stampo imprime alle fitte trame di idrogel la forma desiderata, mentre i contorni biodegradabili permettono, una volta completata la maturazione del tessuto, di liberarlo delicatamente senza danneggiarne l’architettura.
Controllo delle forze di contrazione e antiaderenza
Nate Sniadecki, membro del team, spiega che una delle sfide principali nella coltura tridimensionale è la tendenza delle cellule a contrarsi e a staccarsi dalle pareti dello stampo. STOMP risolve questo problema grazie a un’“antiaderenza” incorporata, che mantiene l’idrogel libero di riorganizzarsi secondo le dinamiche intrinseche delle cellule, consentendo una maggiore precisione nella modellazione di tessuti sottoposti a sollecitazioni diverse.
Applicazioni sperimentali: dal cuore al parodonto
Nelle prime sperimentazioni, i ricercatori hanno confrontato le forze di contrazione tra tessuti cardiaci sani e malati, individuando differenze nella cinetica contrattile. In un secondo esperimento, lo stesso sistema ha riprodotto il legamento parodontale, consentendo di studiare in vitro il complesso legame tra dente e osso mascellare, fondamentale per la comprensione di malattie gengivali e processi rigenerativi.
Collaborazione interdisciplinare e finanziamenti
Ashleigh Theberge, professore di Chimica presso la University of Washington, sottolinea come lo sviluppo di STOMP sia il risultato di un confronto costante fra biologi, ingegneri e chimici. Il progetto ha ricevuto sostegno da National Institutes of Health (NIH) e altri enti finanziatori, a dimostrazione dell’interesse verso soluzioni di tissue engineering che uniscano riproducibilità e complessità strutturale.
Il ruolo della stampa 3D nella ricerca biomedica
L’adozione delle tecniche additive ha permesso di creare componenti microfluidici con precisione submillimetrica, tracciando percorsi di idrogel in forme che sarebbero impossibili da realizzare con metodi tradizionali di microfabbricazione. Questa flessibilità produttiva apre nuove vie alla sperimentazione di modelli biologici ad alta fedeltà, indispensabili per studiare interazioni cellulari, testare farmaci e progettare terapie personalizzate.
