Stampata la cartilagine impiantabile: un passo avanti verso nuova stampante ibrida

La stampa del tessuto tridimensionale ha fatto un passo avanti con la creazione di una nuova stampante ibrida che semplifica il processo per la costruzione di una cartilagine impiantabile.

Foto: Institute of Physics

La stampante è stata presentata il 22 novembre sulla rivista Biofabrication ed è stata utilizzata per creare il costrutto cartilagineo che in futuro potrebbe essere impiantato nei pazienti feriti aiutando a far ricrescere la cartilagine nelle aree specifiche, come ad esempio le articolazioni.

Questa nuova stampante è in realtà, una combinazione di due tecniche a basso costo di produzione tradizionali: una stampante a getto d’inchiostro e una macchina per elettrofilatura. La combinazione di questi sistemi ha permesso agli scienziati di costruire una struttura realizzata con i materiali naturali e sintetici. I materiali sintetici garantiscono la resistenza dei costrutti ed i materiali in gel naturale forniscono un ambiente che promuove la crescita cellulare.

In questa ricerca, il sistema ibrido ha prodotto costrutti cartilaginei con una maggiore stabilità meccanica rispetto a quelli creati da una stampante a getto d’inchiostro utilizzando il materiale in solo gel.

Inoltre, i ricercatori hanno dimostrato che tali costrutti sono in grado di mantenere le loro caratteristiche funzionali sia in laboratorio che in un vero sistema.

La chiave principale di questo metodo è stato l’uso della macchina per elettrofilatura, che utilizza una corrente elettrica per generare fibre molto sottili da una soluzione polimerica.

L’elettrofilatura permette alla composizione di polimeri di essere facilmente controllata e quindi produce le strutture porose che incoraggiano le cellule ad integrarsi nel tessuto circostante.

“Questa è una prova, ma lo studio dimostra che una combinazione di materiali e di metodi di fabbricazione genera durevoli costrutti impiantabili,” ha dichiarato James Yoo, professore dell’Istituto di Medicina Rigenerativa della Wake Forest, e autore dello studio. “Gli altri metodi di fabbricazione, come  sistemi robotici, sono attualmente in fase di sviluppo per migliorare ulteriormente la produzione di costrutti dei tessuto impiantabili.”

In questo studio, i tappetini flessibili di polimeri sintetici elettrofilati sono stati combinati, strato per strato, con una soluzione di cellule cartilaginee da un orecchio di coniglio che sono state depositate con la tradizionale stampante a getto d’inchiostro. I costrutti sono stati squadrati con una diagonale di 10 centimetri e 0,4 mm di spessore.

Poi, i ricercatori hanno esaminato la forza dei costrutti, caricandoli con pesi variabili e, dopo una settimana, hanno sottoposto a test per osservare se le cellule cartilaginee fossero ancora vive.

I costrutti sono stati anche inseriti nei topi per due, quattro e otto settimane osservando come si fossero inseriti in un sistema di vita reale. Otto settimane dopo l’impianto, i costrutti sembrano aver sviluppato le strutture e le proprietà tipiche della cartilagine elastica, dimostrando il loro potenziale per l’inserimento in un paziente.

Secondo i ricercatori, in un futuro scenario, i costrutti cartilaginei potranno essere clinicamente creati utilizzando una risonanza magnetica (MRI ) di una parte del corpo, ad esempio il ginocchio, come modello per la creazione di un costrutto corrispondente, stando a quanto riferisce Science Daily.