I RICERCATORI DELLA COLUMBIA UNIVERSITY USANO LA STAMPA 3D PER FAR CRESCERE I FOLLICOLI DEI CAPELLI UMANI
I ricercatori della Columbia University della Irving Medical Center (CUMC) della Columbia University hanno stabilito un metodo per far crescere i capelli umani in un piatto usando la stampa 3D in un nuovo studio. Si dice che sia la prima volta in cui i follicoli piliferi umani sono stati generati artificialmente in un piatto, senza la necessità di impianto nella pelle umana. L’innovazione, resa possibile da uno stampo stampato in 3D, potrebbe potenzialmente aprire strade per la chirurgia per il ripristino dei capelli a più persone, oltre a migliorare le attuali procedure che le case farmaceutiche usano per cercare i farmaci per la crescita dei capelli.
Lo studio, intitolato ” Ingegneria tissutale dei follicoli piliferi umani utilizzando un approccio di sviluppo biomimetico “, è stato pubblicato su Nature Communications . Erbil Abaci, PhD, primo autore di questo studio, spiega l’importanza dell’utilizzo della stampa 3D nelle loro ricerche:
“LE TECNICHE DI FABBRICAZIONE PRECEDENTI NON SONO STATE IN GRADO DI CREARE PROIEZIONI COSÌ SOTTILI, QUINDI QUESTO LAVORO È STATO NOTEVOLMENTE FACILITATO DALLE INNOVAZIONI NELLA TECNOLOGIA DI STAMPA 3D.”
Sebbene la possibilità di accrescere artificialmente i peli in laboratorio sia stata stabilita per un certo numero di anni, è stata limitata alla crescita dei peli di topo e ratto. Gli scienziati genererebbero i capelli coltivando le cellule prelevate dalla base dei follicoli del roditore, tuttavia, le cellule umane non si sono comportate nello stesso modo: “Le cellule di ratti e topi crescono capelli belli”, spiega il dott. Christiano, specialista in terapie rigenerative per i disturbi della pelle e dei capelli e autore sulla carta. “Ma per ragioni che non capiamo completamente, le cellule umane sono resistenti.”
Al fine di contrastare la resistenza delle cellule ciliate, il Dr. Christiano ha tentato di replicare l’ambiente 3D normalmente abitato da loro. Il primo tentativo di sviluppare queste condizioni ha comportato la creazione di “sfere cellulari” all’interno di gocce pendenti di liquido. Tuttavia, quando gli scienziati impiantarono queste sfere di cellule umane all’interno dei topi, i risultati non erano concreti, poiché le cellule di alcune persone creavano nuovi capelli mentre altri no.
Il nuovo studio dimostra un metodo che utilizza le complesse funzionalità della stampa 3D per aiutare a creare un microambiente più naturale per la crescita del follicolo pilifero umano, consentendone la crescita in un piatto. In particolare, il team di ricercatori CUMC ha utilizzato la stampa 3D per creare stampi in plastica con estensioni lunghe e sottili larghe solo mezzo millimetro: “Sfruttiamo la capacità unica della tecnologia di stampa 3D di creare strutture con proporzioni elevate (rapporto lunghezza-larghezza: ~ 100 per Human HFs13), “come descritto nel documento. In precedenza questi rapporti non erano possibili con altri metodi di fabbricazione, come la litografia leggera.
Il team ha progettato la pelle umana per svilupparsi attorno allo stampo, dopo di che le cellule del follicolo pilifero umano sono state impiantate all’interno dei pozzetti e sormontate da cellule produttrici di cheratina (il principale costituente strutturale dei capelli). Inoltre, le cellule sono state iniettate con ingredienti per aiutare a stimolare la crescita dei capelli, e dopo un periodo di tre settimane, i follicoli dei capelli umani sono comparsi e hanno iniziato a creare capelli.
Ulteriore ottimizzazione e perfezionamento sono necessari per il metodo, tuttavia, i ricercatori sostengono che, utilizzando la stampa 3D, potrebbe portare a una fonte illimitata di nuovi follicoli piliferi per i pazienti sottoposti a chirurgia di ripristino dei capelli robotici. “Ciò che abbiamo dimostrato è che possiamo creare fondamentalmente una capigliatura: una griglia di capelli modellati correttamente e ingegnerizzati in modo che possano essere trapiantati nello stesso cuoio capelluto del paziente”, spiega il dott. Christiano.
Chirurgia di ripristino dei capelli spesso richiede il trasferimento trasferendo 2.000 follicoli piliferi dalla parte posteriore della testa in avanti e in alto. Questo è principalmente riservato ai pazienti maschi con perdita di capelli stabilizzata sul dorso e sui lati, con abbastanza capelli da donare. La maggior parte delle donne ha il tipo “diffuso” di perdita di capelli, che rappresenta un assottigliamento generale in tutte le aree della testa, compresi i lati e la parte posteriore dove è richiesto un capello per la donazione. Tuttavia, lo studio fornisce un percorso per superare la limitata disponibilità di chirurgia per il ripristino dei capelli per le donne: “Questo espande la disponibilità di ripristino dei capelli a tutti i pazienti, compresi i 30 milioni di donne negli Stati Uniti che sperimentano diradamento dei capelli e giovani uomini le cui linee passanti sono ancora sfuggente. La chirurgia per il ripristino dei capelli non sarebbe più limitata dal numero di capelli del donatore “, ha aggiunto il dott. Christiano.
Altri potenziali usi per il follicolo pilifero ingegnerizzato utilizzando la stampa 3D includono lo screening per nuovi farmaci per la crescita dei capelli, che è ostacolato dall’incapacità di far crescere i follicoli dei capelli umani in un piatto di laboratorio. Nell’industria farmaceutica, nessun farmaco è stato trovato finora attraverso lo screening, tuttavia il team spera che i suoi allevamenti di capelli coltivati consentiranno agli screening dei farmaci ad alto rendimento di identificare nuovi percorsi che influenzano la crescita dei capelli.
Con questo nuovo studio, gli scienziati della Columbia University hanno dimostrato una spinta continua a spingere le capacità della stampa 3D attraverso una serie di ricerche ed esperimenti. Più recentemente, nell’aprile 2019, gli scienziati della Columbia University hanno sviluppato un nuovo metodo per la stampa 3D di cibi cotti , con l’intenzione di superare i limiti delle attuali stampanti 3D per alimenti (3DFP).
l’idrogel iMEMS 3D stampato alla Columbia University. Foto di: Sau Yin Chin
Inoltre, i ricercatori dell’università hanno anche mostrato un metodo per replicare la struttura esterna ed interna del legno usando una stampante 3D . Con l’aiuto delle tecniche di imaging, colore e voxel mapping, gli ingegneri della Columbia University sono stati in grado di imitare la texture unica del legno d’ulivo. Infine, nel 2017, un team dell’università ha anche sviluppato un sistema meccanico a base liquida costituito da un idrogel stampato in 3D che può essere impiantato nel corpo e controllato per rilasciare farmaci a volontà.
