Bioprinting di tessuti viventi complessi in pochi secondi

Il bioprinting volumetrico consente in solo pochi secondi di scolpire forme complesse di tessuto in un idrogel biocompatibile contenente cellule staminali.

Gli ingegneri dei tessuti creano organi e tessuti artificiali che possono essere utilizzati per sviluppare e testare nuovi farmaci, riparare i tessuti danneggiati e persino sostituire interi organi del corpo umano. Tuttavia, gli attuali metodi di fabbricazione limitano la loro capacità di produrre forme a forma libera e raggiungere un'elevata vitalità cellulare.

I ricercatori del Laboratory of Applied Photonics Devices (LAPD), della School of Engineering dell'EPFL (Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne), in collaborazione con i colleghi dell'Università di Utrecht, hanno messo a punto una tecnica ottica che richiede solo pochi secondi per scolpire forme complesse di tessuto in un idrogel biocompatibile contenente cellule staminali. Il tessuto risultante può quindi essere vascolarizzato aggiungendo cellule endoteliali.

Il team descrive questo metodo di stampa ad alta risoluzione in un articolo che appare in Advanced Materials. (1) La tecnica cambierà il modo in cui lavorano gli specialisti dell'ingegneria cellulare, consentendo loro di creare una nuova generazione di organi bioprintati personalizzati e funzionali.

Stampa di un femore o di un menisco

La tecnica si chiama bioprinting volumetrico. Per creare un tessuto, i ricercatori proiettano un laser lungo un tubo rotante riempito con un idrogel carico di cellule staminali. Modellano il tessuto focalizzando l'energia della luce in punti specifici, che poi si solidificano. Dopo pochi secondi, appare una complessa forma 3D, sospesa nel gel. Le cellule staminali nell'idrogel non sono in gran parte interessate da questo processo. I ricercatori hanno quindi introdotto cellule endoteliali per vascolarizzare il tessuto.

“A differenza della bioprinting convenzionale - un processo lento, strato per strato - la nostra tecnica è veloce e offre una maggiore libertà di progettazione senza compromettere la vitalità delle cellule”, afferma Damien Loterie, (2) ricercatrice del LAPD e uno dei coautori dello studio.

Replicare il corpo umano

Il lavoro dei ricercatori è un vero punto di svolta. “Le caratteristiche del tessuto umano dipendono in larga misura da una struttura extracellulare altamente sofisticata e la capacità di replicare questa complessità potrebbe portare a numerose applicazioni cliniche reali”, afferma Paul Delrot, (3) un altro coautore.

Utilizzando questa tecnica, i laboratori potrebbero produrre in serie tessuti o organi artificiali a una velocità senza precedenti. Questo tipo di replicabilità è essenziale quando si tratta di testare nuovi farmaci in vitro e potrebbe aiutare a ovviare alla necessità di test sugli animali: un chiaro vantaggio etico e un modo per ridurre i costi.

“Questo è solo l'inizio. Riteniamo che il nostro metodo sia intrinsecamente scalabile verso la fabbricazione in serie e potrebbe essere utilizzato per produrre una vasta gamma di modelli di tessuto cellulare, per non parlare dei dispositivi medici e degli impianti personalizzati”, afferma Christophe Moser, (4) capo del LAPD.

I ricercatori hanno in programma di commercializzare la loro tecnica innovativa attraverso uno spin-off.

Riferimenti:

(1) Volumetric Bioprinting of Complex Living-Tissue Constructs within Seconds

(2) Damien Loterie

(3) Paul Delrot

(4) Christophe Moser

Descrizione foto: Questo è il modello di arteria polmonare del mouse cavo. - Credit: Alain Herzog / 2019 EPFL.

Autore traduzione riassuntiva e adattamento linguistico: Edoardo Capuano / Articolo originale: Bioprinting complex living tissue in just a few seconds