RICERCATORI DEL TEXAS SVILUPPANO UN NUOVO BIOINCHIOSTRO SPECIFICO PER I VASI SANGUIGNI DI BIOPRINTING 3D
Un team di ricercatori del Dipartimento di ingegneria biomedica della Texas A&M University ha progettato e biostampato in 3D un modello altamente realistico di un vaso sanguigno.
Il modello è costituito da un bioinchiostro idrogel di nuova concezione e appositamente costruito e imita da vicino la funzione vascolare naturale di un vero vaso sanguigno, nonché la sua risposta alla malattia. Il team spera che il suo lavoro possa spianare la strada allo sviluppo di farmaci cardiovascolari avanzati, accelerando l’approvazione del trattamento ed eliminando del tutto la necessità di test sugli animali e sull’uomo.
“Una caratteristica straordinariamente unica di questo bioinchiostro nanoingegnerizzato è che, indipendentemente dalla densità cellulare, dimostra un’elevata stampabilità e capacità di proteggere le cellule incapsulate da elevate forze di taglio nel processo di biostampa”, ha affermato Akhilesh Gaharwar, professore associato all’università e coautore dello studio. “Sorprendentemente, le cellule biostampate in 3D mantengono un fenotipo sano e rimangono vitali per quasi un mese dopo la fabbricazione”.
Secondo il team di ricerca, le malattie dei vasi sanguigni come aneurismi, malattie delle arterie periferiche e coaguli di sangue rappresentano circa il 31% dei decessi in tutto il mondo. Nonostante la cifra straziante, secondo quanto riferito, i progressi nei farmaci cardiovascolari sono rallentati negli ultimi due decenni.
Ciò può essere attribuito alla sfida di trasformare i trattamenti sperimentali in quelli approvati, che deriva in gran parte dalle discrepanze tra studi in vitro e studi in vivo. Molto semplicemente, abbiamo bisogno di più modelli di laboratorio che rispondano effettivamente come i vasi nel nostro corpo: è qui che la biostampa 3D può dare una mano.
Con il bioprinting, le strutture tissutali possono essere incorporate con vere cellule viventi e prodotte strato per strato. Ciò consente di progettare modelli con una precisione molto maggiore, consentendo loro di imitare meglio le strutture native dei vasi sanguigni. Sfortunatamente, i materiali bioink necessari per consentire ciò sono in gran parte limitati in termini di stampabilità e capacità di depositare elevate densità di cellule viventi, rendendo molte di esse inefficaci in contesti clinici.
Nel tentativo di superare i limiti dei bioinchiostri prontamente disponibili, Gaharwar e il suo team ne hanno sviluppati di propri. Il nuovo materiale è appositamente progettato per vasi sanguigni multicellulari anatomicamente precisi, offrendo una migliore risoluzione sia per la macrostruttura del vaso che per la microstruttura del tessuto.
Gaharwar scrive: “Qui viene introdotta una nuova classe di bioink caricati di cellule a base di idrogel nanoingegnerizzati, che possono essere stampati in vasi sanguigni 3D per ricapitolare sia i microambienti fisici che quelli chimici della vascolarizzazione umana nativa”.
Il bioinchiostro comprende colture di cellule endoteliali e cellule muscolari lisce vascolari: gli elementi costitutivi necessari per testare accuratamente l’impatto della malattia e gli effetti dei farmaci. È anche caratterizzato dalla sua eccellente stampabilità e ha anche dimostrato di proteggere le cellule viventi incorporate dalle forze del processo di stampa basato sull’estrusione. Le speranze sono che il modello di vaso sanguigno biostampato in 3D possa un giorno essere utilizzato per comprendere meglio la fisiopatologia delle malattie vascolari e valutare l’efficacia delle terapie e delle tossine negli studi preclinici.
Ulteriori dettagli dello studio possono essere trovati nel documento intitolato ” Modelli vascolari multicellulari biostampati in 3D “. È co-autore di Akhilesh Gaharwar, Abhishek Jain, et al.
I vasi sanguigni non sono gli unici tessuti che vengono biostampati per applicazioni di sviluppo di farmaci. All’inizio di questa estate, il produttore di biostampanti 3D volumetriche Readily3D ha utilizzato la produzione additiva per sviluppare un modello vivente in miniatura stampato in 3D del pancreas umano . Progettato per facilitare i test sulla medicina del diabete, il tessuto biologico contenente le cellule staminali può essere stampato in soli 30 secondi.
Altrove, la società farmaceutica sudcoreana HK inno.N ha recentemente annunciato l’intenzione di utilizzare la pelle artificiale stampata in 3D per testare nuovi farmaci autoimmuni e per i disturbi della pelle. La carne stampata in 3D è destinata a essere utilizzata per condurre ricerche approfondite sull’efficacia di diversi farmaci per le malattie della pelle . In caso di successo, i tessuti potrebbero essere utilizzati per sostituire i test sugli animali, che è noto per essere un problema in corso nell’industria dei cosmetici.
