La biostampa (nota anche come biostampa 3D) è una combinazione di stampa 3D con biomateriali per replicare parti che imitano tessuti naturali, ossa e vasi sanguigni nel corpo. Viene utilizzata principalmente in relazione alla ricerca sui farmaci e più di recente come impalcature cellulari per aiutare a riparare legamenti e articolazioni danneggiati. La biostampa è stata utilizzata in medicina dal 2007 circa ed è stata impiegata per aiutare a studiare o ricreare quasi ogni tessuto, cartilagine e organo nel corpo.
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Indice
Come funziona la biostampa
Una stampante 3D è in grado di dare profondità a qualsiasi cosa stia stampando, e una biostampante lo fa distribuendo biomateriali come cellule viventi, colla sintetica e impalcature di collagene in strati per creare un oggetto. Questo processo è chiamato produzione additiva: i materiali immessi nella stampante vengono solidificati quando escono per creare un oggetto 3D.
Ma non è così semplice come mettere i materiali in una stampante 3D e premere un pulsante. Per arrivare alla fase di produzione additiva, la stampante deve ricevere un progetto, un’immagine generata al computer di ciò che sta cercando di creare. Quindi, i materiali che vuoi usare per l’oggetto vengono immessi nella stampante. La stampante legge il file digitale che le hai fornito mentre stampa i materiali che le hai fornito a strati per ricreare l’oggetto desiderato. Ogni strato si raffredderà e si attaccherà all’altro (grazie al collagene, alla colla o in alcuni casi solo alle cellule stesse), creando un pezzo solido e stabile.
Per far sì che le cellule viventi (comunemente chiamate bioinchiostro) entrino in una biostampante, i ricercatori possono seguire diverse strade. Innanzitutto, possono essere prelevate direttamente dal paziente per il quale stanno eseguendo la biostampa. Oppure, se utilizzate per scopi di ricerca o in casi in cui non possono utilizzare le cellule del paziente, possono essere utilizzate cellule staminali adulte , poiché possono essere manipolate per il tipo di cellule necessarie per la biostampa per ricreare il tessuto.
Il modello che una bioprinter usa è spesso una scansione del paziente. Ciò consente alla bioprinter di ricreare il tessuto facendo riferimento alla scansione e usando strati sottili e precisi per costruire o stampare il tessuto.
Bioprinting su un chip
Uno dei modi in cui la biostampa 3D viene attualmente utilizzata nelle comunità scientifiche e mediche è per testare la medicina rigenerativa. Al Wyss Institute di Harvard, i ricercatori hanno sviluppato una biostampante 3D in grado di produrre tessuti vascolarizzati di cellule umane viventi che vengono stampati su un chip. Utilizzano questo tessuto su un chip per collegarlo a un canale vascolare, che consente ai ricercatori di fornire nutrienti ai tessuti per monitorare la crescita e lo sviluppo.
La capacità di far crescere tessuti su un chip aiuta i ricercatori a esaminare nuove tecniche nella medicina rigenerativa e nei test sui farmaci. Utilizzando una biostampante 3D, i ricercatori sono anche in grado di esaminare diversi metodi di creazione di chip. Un risultato è stato la creazione di un cuore su un chip, con sensori per scopi di ricerca e raccolta dati. In precedenza, questo potrebbe aver richiesto test sugli animali o altre misure.
Bioprinting e innesti ossei
Quando si tratta di praticare la medicina, c’è ancora molto da imparare e testare nella creazione di organi biostampati che siano in scala con le dimensioni umane. Ma si stanno facendo passi da gigante, come nel campo dell’innesto osseo per risolvere i problemi alle ossa e alle articolazioni che le circondano.
Il progresso più notevole proviene dai ricercatori della Swansea University in Galles. Le bioprinter del team possono creare materiali ossei artificiali in forme specifiche necessarie utilizzando un materiale rigenerativo e durevole. I ricercatori dell’AMBER Science Foundation Ireland e del Trinity College di Dublino, Irlanda, hanno creato un processo per supportare la biostampa 3D di materiale osseo per aiutare con difetti causati da resezioni tumorali , traumi e infezioni, nonché deformità ossee genetiche.
Anche l’ Università di Nottingham in Inghilterra ha fatto progressi in questo campo della medicina, biostampando una copia dell’osso che stanno sostituendo e rivestendola di cellule staminali. L’impalcatura viene posizionata all’interno del corpo. Nel tempo, con l’aiuto delle cellule staminali, viene completamente sostituita da un nuovo osso.
Bioprinting e rigenerazione della pelle e dei tessuti
La pelle è un’area di successo della medicina per la biostampa, grazie alla capacità della macchina di sovrapporre strati mentre stampa. Poiché la pelle è un organo multistrato, composto da cellule diverse all’interno di ogni strato, i ricercatori sperano che nel tempo la biostampa possa aiutare a riprodurre gli strati della pelle come il derma e l’epidermide .
I ricercatori della Wake Forest School of Medicine in North Carolina stanno esaminando attentamente questo aspetto quando si tratta di vittime di ustioni che non hanno abbastanza pelle integra da raccogliere per aiutare nella cura e nella guarigione delle ferite. In questo caso, la biostampante otterrebbe le informazioni sulla ferita di quel paziente da uno scanner (inclusa la profondità e i tipi di cellule necessari) per aiutare a creare nuova pelle che potrebbe poi essere utilizzata sul paziente.
Alla Pennsylvania State University , i ricercatori stanno lavorando alla biostampa 3D che può creare cartilagine per aiutare a riparare i tessuti delle ginocchia e di altre aree comunemente usurate dall’usura del corpo, nonché la pelle e altri tessuti del sistema nervoso essenziali per la salute degli organi.
Biostampa dei vasi sanguigni
La capacità di ricreare vasi sanguigni usando una biostampante è utile non solo per la possibilità di poterli trapiantare direttamente in un paziente, ma anche per i test sui farmaci e la medicina personalizzata . I ricercatori del Brigham and Women’s Hospital hanno fatto progressi in quest’area della medicina stampando fibre di agarosio che fungono da vasi sanguigni. I ricercatori hanno scoperto che questi vasi sanguigni biostampati sono abbastanza forti da muoversi e formare reti più grandi, piuttosto che dissolversi attorno a una struttura esistente.
Una parola da Health Life Guide
La ricerca che deriva dalla biostampa è affascinante e, nonostante i grandi progressi della conoscenza e i guadagni ottenuti grazie alla capacità di biostampare ossa, pelle, vasi sanguigni, cartilagine e persino organi, c’è ancora molto da fare prima che molte di queste pratiche vengano adattate alla medicina.
Tuttavia, alcuni potrebbero essere pronti prima di altri. Nel caso della biostampa e della pelle, i ricercatori sperano di avere la scienza pronta entro cinque anni per i soldati che hanno subito ustioni estese in combattimento. Altri ambiti della biostampa, come la ricreazione di organi per l’uso umano, hanno ancora molta strada da fare nello sviluppo.
Quando si tratta di imitare i processi del corpo e di osservare l’interazione di determinati farmaci all’interno del sistema più ampio del corpo, la biostampa ha aperto le porte alla raccolta di dati e a metodi non invasivi per vedere come il corpo umano interagisce con determinate sostanze, il che potrebbe portare a una medicina più personalizzata per i pazienti e con meno effetti collaterali.