Scienza e Medicina

Bioprinting: la stampa 3D applicata alla medicina

10 aprile 2018 | Scritto da Filippo Scorza

La stampa 3D utilizza prevalentemente materiali di origine plastica, metallica e polimerica. Grazie alla Bioprinting, però, possiamo sostituire questi elementi con delle cellule umane viventi, aprendo le porte a nuove interessanti applicazioni in ambito medico.

 

Tutti quanti noi abbiamo sentito parlare almeno una volta di stampanti 3D, ovvero stampanti in grado di produrre e replicare oggetti fisici mediante tecnica additiva, partendo da un modello tridimensionale. Attraverso il deposito di svariati strati di materiale plastico, la stampante 3D lavora partendo da un file digitale, stampando in sequenza un layer dopo l’altro. I materiali utilizzati ad oggi nella stampa 3D sono prevalentemente di origine plastica, metallica e polimerica, ma proviamo ad immaginare se potessimo sostituire questi elementi con delle cellule umane viventi. Sì, esatto, utilizzare cellule staminali e altri composti organici per riprodurre artificialmente tessuti, vasi sanguigni e organi. Può sembrare fantascienza ma questa tecnica è già stata sperimentata e viene appunto definita Bioprinting: un approccio inedito, che apre nuove porte e accelera le attuali tecniche di biorigenerazione in ambito medico.

Il principale vantaggio di una tecnica di riproduzione artificiale di questo tipo è l’abbattimento dei fattori di rigetto in quanto il nuovo tessuto o organo verrebbe creato “ad personam”, partendo dalle stesse cellule dell’individuo ricevente.

Uno degli ostacoli attuali che riscontra il Bioprinting è la vascolarizzazione del tessuto stampato. Sappiamo, infatti, che non è un problema utilizzare le cellule staminali per creare specifici tessuti, ma lo è svilupparne la relativa vascolarizzazione: senza capillari che portino sostanze nutrienti ed eliminino rifiuti, qualsiasi tessuto è destinato a morire.

Una delle Bioprinter che si stanno affermando in questo settore è la Novogen di Organovo: una stampante dotata di due ugelli controllati roboticamente, uno per il deposito delle cellule staminali e uno per il materiale di sostegno, chiamato idrogel.
Ovviamente, per funzionare necessita di un modello o disegno tridimensionale del tessuto che deve essere riprodotto, esattamente come avviene nella stampa 3D tradizionale.

 

Ad oggi, tramite il Bioprinting siamo riusciti a stampare modeste porzioni di muscolatura scheletrica, vasi sanguigni e ossa, fino alla più recente stampa di un mini-fegato delle dimensioni di circa 4 mm, in grado di svolgere le stesse attività di un organo vero e proprio; nonostante il suo tempo di vita medio sia di circa cinque giorni, tale mini-fegato è in grado di sintetizzare proteine, colesterolo e metabolizzare alcool.

Un altro ambito di applicazione del Bioprinting è quello relativo alla rigenerazione di porzioni di epidermide direttamente sulle ferite da ustione: la bio-stampante, in questo caso, è dotata di un particolare scanner a infrarossi in grado di analizzare e riprodurre il modello 3D del tessuto danneggiato, che successivamente viene realizzato dalla stampante.

C’è da dire, comunque, che i tessuti o gli organi riprodotti mediante questa tecnologia non hanno ancora raggiunto un livello di completezza tale da poter essere impiantati nel corpo umano ma, tenendo conto della crescita esponenziale delle tecnologie avvenuta negli ultimi venti anni, possiamo ipotizzare che la totale bio-compatibilità potrà avvenire nell’immediato futuro.

Come spesso accade il progresso tecnologico, la scienza e la medicina si intersecano tra loro prendendo ispirazione e adottando soluzioni da contesti che a colpo d’occhio nulla avrebbero in comune: le tecnologie esponenziali non sono additive quanto piuttosto fattoriali.

Filippo Scorza
Filippo Scorza

Ambassador, Future Activist

Filippo Scorza è bioingegnere e growth hacker, appassionato di nuove tecnologie e digital trasformation. Su Impactscool Filippo condivide e racconta la sua visione di un futuro open source.

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