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mercoledì 19 marzo 2014

Dai laboratori di Harvard la stampa di tessuti viventi dotati di vasi sanguigni

Immaginate una stampante a inchiostro speciale, con cui stampare tessuti viventi dotati di vasi sanguigni, che intrecciati tra loro danno vita a veri e propri organi. È questa l’idea da cui è partito il gruppo di scienziati della Harvard University guidato da Jennifer Lewis.

3D tissue construct Immagine 1 - Utilizzando un’apposita bio-stampante, un inchiostro “fuggitivo” per la vascolarizzazione e degli altri bio-inchiostri contenenti matrice cellulare e cellule umane, i ricercatori sono riusciti a stampare un tessuto 3D.  Image credit: Lewis Lab/Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering at Harvard University.

L’ambizioso obiettivo dei bio-ingegneri è costruire parti di ricambio per gli organi umani come il rene o il polmone a partire dalle cellule proprie dei pazienti. La scoperta potrebbe rappresentare una vera e propria svolta nel campo della donazione degli organi. Niente più lunghe liste di attesa per i pazienti, i quali avrebbero a disposizione dei ricambi personalizzati senza il rischio di rigetto.
I biologi sanno già come fabbricare piccole porzioni di tessuto in laboratorio, ma per poter ottenere dei veri e propri organi è necessario fabbricare tessuti più grandi, che si ottengono creando complesse reti tridimensionali di vasi sanguigni. È questo il salto di qualità che consente ai tessuti di raggiungere le dimensioni e la complessità proprie degli organi.
Ed è questo l’obiettivo degli studi dei ricercatori di Harvard, che hanno presentato una stampante 3D e un set di inchiostri con i quali è possibile stampare rapidamente tessuti sottili dotati di vasi sanguigni.
I tessuti artificiali privi di vasi sanguigni devono essere necessariamente molto sottili, per permettere la diffusione dell’ossigeno e degli altri nutrienti e impedire l’accumulo di metaboliti tossici. Gli scienziati di Harvard sono riusciti a stampare dei tessuti che superano il millimetro di spessore, ma il loro obiettivo è creare tessuti ancora più spessi utilizzando questo approccio mirato alla vascolarizzazione.

The printed tissue constructs contain three types of living cells, which are labeled red, blue and green in the microscopy image (top) and schematic diagram (bottom). (Image courtesy of David Kolesky and Lei Jin.)Immagine 2 - Il tessuto stampato contiene tre tipi di cellule viventi che sono tracciate in rosso, blu e verde (vedere l'immagine al microscopio in alto e lo schema in basso). Image courtesy of David Kolesky and Lei Jin.

La bio-stampante di Harvard funziona con due tipi di inchiostro di base. Uno è costituito da una sostanza gelatinosa che può essere caricata con vari tipi cellulari.
E l’altro è un inchiostro “vascolarizzato”, costituito da uno speciale co-polimero denominato Pluronic 127. Si tratta di un materiale liquido a temperatura ambiente, ma che solidifica raffreddandosi.
Come avviene quindi la stampa? Il tessuto viene prima stampato per intero a temperatura ambiente, utilizzando l’inchiostro vascolarizzato e degli inchiostri gelatinosi contenenti matrice extracellulare e cellule umane. Il tessuto artificiale così ottenuto viene raffreddato e perfuso con un substrato cellulare che serve a lavare via il co-polimero. Il risultato è una rete tubulare perforata in cui è possibile impiantare le cellule da cui origineranno i vasi sanguigni.
Per il momento si tratta ancora di sperimentazioni, ma affinando la tecnica e utilizzando dei metodi per aumentare la resa, i ricercatori sostengono di poter arrivare a stampare un tessuto di volume pari a quello del fegato umano, circa 1000 cm3, nel giro di qualche ora.
Una descrizione completa dello studio è presentata nella rivista Advanced Materials.
scritto da A. Vessia.

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