Un nuovo passo avanti per la stampa 3D: organi umani sempre più simili agli originali, a partire dal cuore

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Un nuovo passo avanti per la stampa 3D: organi umani sempre più simili agli originali, a partire dal cuore

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Utilizzando i dati delle immagini di un cuore ottenute con risonanza magnetica i ricercatori sono stati in grado di riprodurre accuratamente la struttura anatomica specifica del paziente
di redazione

Un cuore umano “fresco di stampa”. Difficile resistere al gioco di parole quando la nuova tecnologia per stampare tessuti umani in 3D si chiama Fresch (fresco). Anche se in realtà FRESH è l’acronimo di Freeform Reversible Embedding of Suspended Hydrogels, una innovativa procedura per riprodurre complesse strutture organiche, come una valvola cardiaca o un cuore per intero, partendo dal collagene, una scelta che nessuno aveva fatto finora.

I dettagli della nuova “stampante” sono stati descritti su Science da scienziati della Carnegie Mellon University di Pittsburgh (USA) che l’hanno messa a punto. 

La tecnica inedita ha permesso di ovviare a molte difficoltà incontrate dalle attuali bio-stampanti, ottenendo livelli di risoluzione e fedeltà all’originale mai raggiunti prima. 

Il segreto del successo è dovuto alla scelta del materiale di partenza. I ricercatori hanno utilizzato la struttura tipica dei tessuti connettivi, chiamata matrice extracellulare.  Questo reticolo di proteine o collagene fornisce la struttura e i segnali biochimici necessari alle cellule per svolgere le loro funzioni. L’impresa di ricostruire artificialmente questa complessa struttura non era stata portata a termine con successo fino ad oggi. Perché il collagene possiede alcune proprietà che non lo rendono “stampabile” con gli strumenti attualmente in uso. 

«Il collagene è un biomateriale estremamente richiesto per la stampa 3D perché costituisce letteralmente ogni singolo tessuto del corpo umano. Ciò che rende così difficile la stampa 3D, tuttavia, è che inizia a venire fuori come un fluido, quindi se provi a stamparlo nell’aria formerà solo una pozzanghera sulla piattaforma alla base della costruzione. Quindi abbiamo sviluppato una tecnica che impedisce la sua deformazione», spiega Andrew Hudson, coautore  principale dello studio. 

Il metodo di bio-stampa tridimensionale Fresh permette al collagene di depositarsi strato dopo strato in un bagno di materiale gelatinoso all’interno del quale riesce a solidificarsi. Una volta raggiunto lo stato solido, viene rimosso dal supporto semplicemente sciogliendo il gel con il calore. 

In questo modo l’operazione di “liberazione” del collagene non rischia di danneggiarlo. 

«Abbiamo dimostrato di poter riprodurre attraverso la stampante parti del cuore che realmente funzionano partendo dal collagene, come una valvola cardiaca o un piccolo ventricolo che batte. Utilizzando i dati delle immagini di un cuore ottenute con risonanza magnetica siamo stati in grado di riprodurre accuratamente la struttura anatomica specifica del paziente, il collagene e le cellule cardiache umane», ha spiegato Adam Feinberg, tra gli autori dello studio. 

Con la nuova tecnica si possono potenzialmente stampare impalcature di collagene di organi umani in larga scala. E la nuova stampante 3D potrebbe anche “sfornare” altre sostanze utili per il benessere dell’organismo, come la fibrina, l’algina, l’acido ialuronico. Potrebbe trattarsi di una grande rivoluzione per la terapia di molte patologie, anche perché gli scienziati hanno consesso l’accesso libero ai loro progetti, permettendo a chiunque di costruire una bio-stampante tridimensionale di ultima generazione. 

Tra le potenziali applicazioni ci sono interventi nel campo della medicina rigenerativa, dalla riparazione delle ferite alla bioingegnerizzazione di organi e molto altro ancora. «È importante capire che ci sono ancora molti anni di ricerca da fare, ma resta l’entusiasmo per i reali progressi verso la progettazione di tessuti e organi umani funzionali, e questo studio è un passo avanti lungo questa strada», conclude Feinberg.