I RICERCATORI TECHNION STAMPANO IN 3D LE RETI DI VASI SANGUIGNI PER GLI IMPIANTI TISSUTALI
Un team di scienziati dell’Israel Institute of Technology (Technion) ha utilizzato la stampa 3D per formare una rete di vasi sanguigni in grado di fornire sangue al tessuto impiantato.
Guidati dal professor Shulamit Levenberg del Technion, i ricercatori hanno stampato in 3D un lembo di tessuto con una rete di vasi sanguigni che, secondo quanto riferito, per la prima volta contiene una combinazione funzionale di vasi sanguigni grandi e piccoli.
Lo sviluppo potrebbe potenzialmente rimuovere la fase intermedia del primo trapianto di un tessuto in un arto sano di un paziente per consentirgli di essere permeato dai vasi sanguigni del corpo, prima di trapiantarlo nell’area interessata. La stampa 3D dei vasi sanguigni consente inoltre una maggiore personalizzazione per i pazienti e potrebbe aiutare a ridurre il rischio di rigetto dell’impianto.
Le reti dei vasi sanguigni sono vitali per il trasporto di ossigeno e sostanze nutritive ai tessuti e agli organi del corpo. I tessuti trapiantati hanno bisogno dello stesso supporto dei vasi sanguigni per essere accettati nel corpo e funzionare con successo.
Sostenuto dal Consiglio europeo della ricerca (CER) nell’ambito del programma di ricerca e innovazione Horizon 2020 dell’UE, il dott. Ariel Alejandro Szklanny del laboratorio di ingegneria delle cellule staminali e dei tessuti di Levenberg presso Technion ha cercato di creare una rete gerarchica di vasi sanguigni per i tessuti trapiantati sfruttando la stampa 3D.
Ha iniziato stampando in 3D un’impalcatura polimerica che imitava le dimensioni e la forma di un grande vaso sanguigno. L’impalcatura è stata stampata sotto forma di un tubo cavo con aperture laterali per consentire l’attacco di vasi sanguigni più piccoli. In contrasto con gli studi precedenti in cui il collagene animale è stato utilizzato per formare impalcature, Szklanny ha utilizzato collagene umano progettato dalla società israeliana di bioprinting Collplant, derivato da piante di tabacco.
Una volta creata l’impalcatura, il tessuto è stato stampato in 3D e assemblato attorno ad esso utilizzando un altro bioinchiostro a base di collagene e una rete di minuscoli vasi sanguigni si è formata all’interno. La grande impalcatura dei vasi sanguigni è stata quindi ricoperta di cellule endoteliali, che costituiscono lo strato interno dei vasi sanguigni nel corpo.
La struttura è stata incubata per una settimana, momento in cui il grande scaffold aveva creato connessioni funzionali con i vasi più piccoli biostampati nel tessuto circostante per imitare la struttura gerarchica di una rete di vasi sanguigni umani.
Per testare le capacità funzionali della rete di vasi sanguigni stampati in 3D, il team di Technion ha trapiantato la struttura del tessuto in un ratto, attaccandolo all’arteria femorale dell’animale. Il sangue è stato in grado di fluire con successo attraverso il tessuto trapiantato attraverso la rete dei vasi sanguigni, senza subire perdite.
Secondo il team di Technion, lo studio costituisce un “passo importante” verso i farmaci personalizzati e dimostra la fattibilità del bioprinting 3D. La tecnologia consente di stampare in 3D e assemblare grandi vasi sanguigni della dimensione e della forma esatte desiderate insieme al tessuto che deve essere impiantato.
Significativamente, essere in grado di impiantare un tessuto con la propria rete di vasi sanguigni potrebbe eliminare la necessità di impiantare prima i tessuti in una parte sana del corpo in modo che possa essere permeato dai vasi sanguigni del corpo, prima di trapiantarlo nuovamente nell’area interessata . Il fatto che tale tessuto possa essere formato utilizzando le cellule di un paziente potrebbe anche ridurre sostanzialmente, e persino eliminare, il rischio che il corpo rigetti l’impianto.
In futuro, il team di Technion continuerà a valutare la scalabilità e la traducibilità del loro approccio adattando le reti di vasi sanguigni stampate in 3D da impiantare in animali più grandi, come i maiali. Il team crede che la loro tecnica potrebbe cementare un nuovo percorso verso tessuti specifici del paziente completamente cresciuti in laboratorio che sono adatti per il trapianto.
Ulteriori informazioni sullo studio possono essere trovate nel documento intitolato: “Bioprinting 3D di lembi di tessuto ingegnerizzato con reti di vasi gerarchici (VesselNet) per la perfusione diretta dall’ospite all’impianto”, pubblicato sulla rivista Advanced Materials. Lo studio è stato co-autore di A. Szklanny, M. Machour, I. Redenski, V. Chochola, I. Goldfracht, B. Kaplan, M. Epshtein, H. Yameen, U. Merdler, A. Feinberg, D. Seliktar , N. Korin, J. Jaroš e S. Levenberg.
