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La tecnica di biostampa 3D potrebbe creare vasi sanguigni artificiali, tessuti d’organi

Gli ingegneri del Boulder Università del Colorado hanno sviluppato una tecnica di stampa 3D che consente il controllo localizzato della fermezza di un oggetto, aprendo nuove vie biomediche che un giorno potrebbero includere arterie artificiali e tessuti di organi.

Lo studio, pubblicato di recente sulla rivista Nature Communications, delinea un metodo di stampa strato per strato che offre un controllo programmabile su rigidità a grana fine, consentendo ai ricercatori di imitare la complessa geometria dei vasi sanguigni che sono altamente strutturati e tuttavia devono rimanere flessibili.

I risultati potrebbero un giorno portare a trattamenti migliori e più personalizzati per coloro che soffrono di ipertensione e altre malattie vascolari.

“L’idea era di aggiungere proprietà meccaniche indipendenti a strutture 3D in grado di imitare il tessuto naturale del corpo”, ha detto Xiaobo Yin, professore associato del Dipartimento di ingegneria meccanica al CU Boulder e autore senior dello studio. “Questa tecnologia ci consente di creare microstrutture che possono essere personalizzate per modelli di malattie”.

I vasi sanguigni temprati sono associati a malattie cardiovascolari, ma l’ingegnerizzazione di una soluzione per l’arteria vitale e la sostituzione dei tessuti è storicamente dimostrata come difficile.

Per superare questi ostacoli, i ricercatori hanno trovato un modo unico per sfruttare il ruolo dell’ossigeno nel definire la forma finale di una struttura stampata in 3D.

“L’ossigeno di solito è una cosa negativa in quanto provoca una guarigione incompleta”, ha detto Yonghui Ding, ricercatore post-dottorato in ingegneria meccanica e autore principale dello studio. “Qui, utilizziamo uno strato che consente una percentuale fissa di permeazione d’ossigeno.”

Mantenendo uno stretto controllo sulla migrazione dell’ossigeno e la sua successiva esposizione alla luce, ha detto Ding, i ricercatori hanno la libertà di controllare quali aree di un oggetto sono solidificate per essere più dure o più morbide – il tutto mantenendo la geometria generale allo stesso modo.

“Questo è uno sviluppo profondo e un incoraggiante primo passo verso il nostro obiettivo di creare strutture che funzionino come una cellula sana dovrebbe agire”, ha detto Ding.

Come dimostrazione, i ricercatori hanno stampato tre versioni di una struttura semplice: un raggio superiore supportato da due aste. Le strutture erano identiche per forma, dimensioni e materiali, ma erano state stampate con tre variazioni di rigidità delle aste: morbido / morbido, duro / morbido e duro / duro. Le aste più dure sostenevano il raggio superiore mentre le aste più morbide consentivano il collasso totale o parziale.

I ricercatori hanno ripetuto l’impresa con una piccola figura di guerriero cinese, stampandola in modo che gli strati esterni rimanessero duri mentre l’interno rimaneva morbido, lasciando il guerriero con un esterno duro e un cuore tenero, per così dire.

La stampante di dimensioni da tavolo è attualmente in grado di lavorare con biomateriali fino a una dimensione di 10 micron o circa un decimo della larghezza di un capello umano. I ricercatori sono ottimisti sul fatto che studi futuri aiuteranno a migliorare ulteriormente le capacità.

“La sfida è creare una scala ancora più fine per le reazioni chimiche”, ha detto Yin. “Ma vediamo enormi opportunità per questa tecnologia e il potenziale per la fabbricazione di tessuti artificiali”.

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