I ricercatori della Mayo Clinic stanno utilizzando la tecnologia per produrre modelli tissutali di diverse parti del corpo per studiare tessuti e organi danneggiati o malati. Immaginano un giorno in cui una biostampante 3D potrebbe modellare le cellule viventi in una terapia o in una cura per disturbi complessi.
I ricercatori della Mayo Clinic stanno utilizzando la tecnologia per produrre modelli tissutali di diverse parti del corpo per studiare tessuti e organi danneggiati o malati. Immaginano un giorno in cui una biostampante 3D potrebbe modellare le cellule viventi in una terapia o in una cura per disturbi complessi.
“Le biostampanti 3D sono proprio come le stampanti 3D che stampano piccoli giocattoli o parti di plastica. Invece di utilizzare plastiche dure o metalli per costruire una parte o un prototipo, le biostampanti 3D utilizzano materiali biocompatibili contenenti cellule viventi per stampare strutture tridimensionali di tessuto che potrebbero essere utilizzate per migliorare la salute umana”, afferma Kevin Dicker, esperto di bioprinting e scienziato dello staff di sviluppo dei processi per il Center for Regenerative Biotherapeutics in Arizona.
“Le biostampanti sono strumenti per accelerare la ricerca nel campo dell’ingegneria tissutale”.
Il bioprinting 3D è interessante per il suo potenziale di studiare la progressione della malattia e di selezionare nuovi trattamenti per condizioni come l’insufficienza d’organo allo stadio terminale, i difetti della cartilagine e la dermatite atopica, una malattia della pelle nota anche come eczema.
Il Dr. Dicker e il team di sviluppo del processo stanno lavorando per stabilire procedure operative standard per la bioproduzione di tessuti per i test negli studi clinici in fase iniziale. Questo lavoro pionieristico presso la Mayo Clinic mira a integrare l’ingegneria tissutale in terapie clinicamente rilevanti che potrebbero essere studiate in studi clinici.
Il Center for Regenerative Biotherapeutics della Mayo Clinic supporta la ricerca per far progredire l’ingegneria tissutale e le terapie cellulari e geniche nell’assistenza clinica per i pazienti con malattie rare e complesse.
La biostampante 3D utilizza un progetto digitale di un progetto di imaging medico, come la risonanza magnetica o le scansioni TC, e quindi si mette al lavoro.
Questo potente strumento high-tech posiziona con precisione i bioinchoistri composti da cellule viventi, idrogel, biomateriali e fattori di crescita strato per strato. Il modello finale di tessuto 3D che produce può imitare la struttura, la meccanica e la fisiologia degli organi, dei muscoli o della cartilagine umana.
“È possibile formulare un bioinchiostro composto da materiali gelatinosi che possono essere stampati nella forma desiderata. Inoltre, possiamo incapsulare le cellule viventi in quel bioink simile alla gelatina”, afferma il dottor Dicker.
“Questo tipo di ingegneria tissutale è una tecnologia emergente nella medicina rigenerativa che ha il potenziale per trasformare la ricerca di laboratorio e la pratica clinica sostituendo in bioingegneria i tessuti danneggiati o malati”.
Le complesse strutture tissutali che provengono dalla biostampante 3D hanno permesso ai ricercatori di studiare modi per biostampare organi umani. La Mayo Clinic ha sviluppato la capacità della pelle di bioprinting di imitare le malattie infiammatorie della pelle. Questo modello di pelle biostampata è in fase di studio nel laboratorio di Saranya Wyles, per testare i trattamenti e comprendere la progressione della malattia per condizioni come la dermatite atopica (eczema).
“Abbiamo creato il primo modello di pelle umana con epidermide e derma funzionali, ricapitolando la pelle umana. Questo modello 3D ci fornisce un modello simile a quello umano per studiare le condizioni infiammatorie della pelle. Ricrea accuratamente la malattia specifica del paziente e offre la possibilità di testare nuove terapie”, afferma il dottor Wyles.
Oltre al suo utilizzo per i modelli di malattia, questa tecnologia emergente è in fase di studio per la produzione di tessuti e organi umani.
“L’obiettivo finale è quello di essere un giorno in grado di stampare organi e tessuti su richiesta. Tuttavia, non ci siamo ancora arrivati”, afferma il dottor Dicker.
“Speriamo di far progredire questa tecnologia come soluzione alla carenza globale di organi da donatore. Se fossimo in grado di biostampare reni funzionali, ad esempio, sarebbe un enorme sollievo per il sistema sanitario”.
In Arizona, il team di ricerca di David Lott, sta sviluppando impianti biostampati in 3D per la laringe o la trachea. Gli impianti potrebbero essere utilizzati per sostituire parti danneggiate o malate dell’organo, mantenendo il tessuto sano.
“La biostampante 3D ha la capacità di costruire tessuti complessi che hanno sia cartilagini rigide che regioni di tessuti molli. Questo ci permette di stampare le corde vocali, i tessuti molli responsabili della vocalizzazione e la cartilagine circostante all’interno della laringe”, afferma il dottor Dicker.
“Speriamo di sviluppare un impianto biostampato in 3D per i pazienti che hanno bisogno di rimuovere una parte della laringe a causa di malattie o traumi”.
La biostampa 3D ha un alto potenziale e la Mayo Clinic e altri istituti di ricerca hanno ancora sfide da superare. Affinché un organo biostampato funzioni, deve avere una connessione con il sangue, l’ossigeno e le sostanze nutritive.
I ricercatori hanno lottato per far crescere una rete di capillari e vasi sanguigni nelle strutture biostampate su larga scala che fornirebbero quegli elementi vitali.
Un’altra sfida è come integrare i tessuti biostampati con il corpo umano, prevenendo il rigetto dell’impianto.
La biostampa 3D ha il potenziale per trasformare l’assistenza sanitaria, ma sono necessari più anni di ricerca per comprendere e applicare appieno questa tecnologia.
