Sviluppata tecnologia che stampa microstrutture 3D in qualche secondo

Una nuova tecnologia di biocostruzione chiamata “stereolitografia di proiezione ottica dinamica (DOPsL) potrebbe  essere in grado di stampare tessuti biologici per la medicina rigenerativa.

Un team di  nanoingegneri dell’Università della California a San Diego ha sviluppato una nuova tecnologia che potrebbe fabbricare strutture tridimensionali di idrogel molli e biocompatibili in scala micrometrica solo in qualche secondo. A breve termine, la tecnologia potrebbe condurre gli scienziati a migliori sistemi per far crescere e studiare le cellule, comprese le staminali, in laboratorio. A lungo termine, l’obiettivo principale sarà ottenere la capacità di stampare tessuti biologici per la medicina rigenerativa. Ad esempio, nel futuro, i medici potranno  riparare i danni causati da un attacco cardiaco sostituendo i tessuti danneggiati con un tessuto che sarà prodotto da una stampante.

In questa ricerca, che è stato pubblicata sulla rivista Advanced Materials, gli scienziati hanno presentato una tecnologia di biocostruzione soprannominata “stereolitografia di proiezione ottica dinamica (DOPsL),  sviluppata nel laboratorio di NanoEngineering dal professor Shaochen Chen. Le attuali tecniche di costruzione come la fotolitografia e la stampa a microcontatto, si limitano a generare le geometrie semplici o i modelli bidimensionali.

Crediti: Biomedical Nanotechnology Laboratory, Chen Research Group, UC San Diego Jacobs School of Engineering.

La stereolitografia è ben conosciuta per la sua capacità di stampare i grandi oggetti come gli strumenti e le parti dell’automobile. Secondo Chen, la differenza è solo nella risoluzione necessaria in scala micro e nano metrica per stampare i tessuti che imitano i dettagli a grana fine della natura, compresi i vasi sanguigni che sono essenziali per distribuire le sostanze nutritive e l’ossigeno in tutto il corpo. Senza la capacità di stampare, ad esempio, un fegato o un rene progettato oppure la vascolarizzazione- il processo di formazione di nuovi vasi sanguigni in un organo- sarebbe inutile nella medicina rigenerativa. Con DOPsL, però, il team di Chen è stato in grado di realizzare le geometrie più complesse e comuni in natura come fiori, spirali e semisfere. Le altre attuali tecniche di costruzioni tridimensionali come la fotopolimerizzazione a due fotoni (2PP) possono prendere tanto tempo per fabbricare una parte tridimensionale.

La tecnica di biocostruzione utilizza un sistema di proiezione computerizzato e microspecchi precisamente controllati per gettare luce su un’area selezionata di una soluzione che contiene i biopolimeri e le cellule fotosensibili. Questo processo fotoindotto di solidificazione forma uno strato di una struttura solida ogni volta, ma in un modo continuo. La tecnologia fa parte di una nuova tecnologia di biocostruzione che Chen sta sviluppando da quattro anni con un finanziamento di 1.5 milioni di dollari da parte dell’Istituto nazionale per la Salute.

Nel marzo 2012, l’amministrazione Obama  ha lanciato un investimento di 1 miliardo di dollari  per le tecnologie avanzate di produzione e creazione dell’Istituto Nazionale di innovazione per la fabbricazione additiva con un finanziamento federale di 30 milioni di dollari per concentrarsi sulla stampa 3D.

Il gruppo di Chen si concentra sulla costruzione dei biomateriali nanostrutturati e dei nanofotonici per le applicazioni dell’ingegneria biomedica.