Biostampa tridimensionale

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La biostampa in tre dimensioni (in inglese: 3D bioprinting) è una tecnologia che permette, tramite una stampante in 3d, di produrre tessuti e organi. La biostampa in 3D deposita un biomateriale, detto biolink, strato su strato per creare strutture tissutali che possono essere usati in campo medico.[1] Allo stato attuale la biostampa si limita a creare tessuti e miniorgani per facilitare la ricerca farmacologica.[2] Questa tecnologia comprende la stampa di matrici extracellulari e di cellule viventi.[3] Inoltre il bioprinting è in grado di generare impalcature che possono essere usate per rigenerare giunture e legamenti.[4]

Processo[modifica | modifica wikitesto]

La biostampa segue sostanzialmente tre passaggi: pre-bioprinting, bioprinting e post-bioprinting.[5][6]

Il pre-bioprinting consiste nella creazione di un modello che successivamente la stampante creerà. Un primo passaggio comprende la biopsia dell'organo. Le tecnologie usate per il bioprinting sono la tomografia computerizzata e la risonanza magnetica. Viene poi fatta una ricostruzione tomografica e le immagini ottenute vengono inviate alla stampante. Una volta creata l'immagine, alcune cellule vengono isolate e poi moltiplicate.[5] Queste cellule vengono mescolate con un speciale materiale che fornisce ossigeno ed altri nutrienti per tenerle vive. In alcuni processi le cellule vengono incapsulate in sfere di 500 µm di diametro. L'aggregazione di cellule non richiede un'impalcatura e si inseriscono nel tessuto tubulare.[7]

Il secondo passo prevede che il bioink, cioè un misto di cellule, matrici e nutrienti, venga piazzato nella cartuccia e poi depositato.[8]

La terza fase, il post-bioprinting, è necessaria per stabilizzare la struttura, altrimenti il risultato finale è a rischio.[9] Dunque il tessuto stampato deve ricevere stimoli chimici e meccanici.[10]

Approcci[modifica | modifica wikitesto]

Attualmente i ricercatori stanno studiando tre diversi metodi per ottenere organi dal bioprinting, con la biomimetica, con l'assemblamento delle cellule e con l'uso di mini-tessuti.[11]

La biomimetica ha come scopo di creare tessuti e organi artificiali che sono identici a quelle naturali. La biomimetica richiede la duplicazione della forma, della struttura e dell'ambiente dell'organo o del tessuti.[12] L'applicazione della biomimetica nel bioprintng comporta la creazione di identiche parti cellulari ed extracellulari dell'organo. Il tessuto deve essere replicato in scala, poi bisogna comprendere il microambiente, l'organizzazione cellulare e la matrice extracellulare.[11]

L'auto-assemblamento si ricollega al processo di sviluppo degli organi in stato embrionale.[12] Quando le cellule sono al loro primo sviluppo, creano autonomamente la loro impalcatura extracellulare.[11]

Il terzo approccio consiste in una combinazione dei due precedenti. In questo caso i tessuti e gli organi sono costruiti partendo da componenti in miniatura.[11][12]

Stampante[modifica | modifica wikitesto]

Applicazioni[modifica | modifica wikitesto]

Bibliografia[modifica | modifica wikitesto]

Note[modifica | modifica wikitesto]

  1. ^ Roche CD, Brereton RJ, Ashton AW, Jackson C, Gentile C (2020). "Current challenges in three-dimensional bioprinting heart tissues for cardiac surgery". European Journal of Cardio-Thoracic Surgery. 58 (3): 500–510.
  2. ^ Hinton TJ, Jallerat Q, Palchesko RN, Park JH, Grodzicki MS, Shue HJ, et al. (October 2015). "Three-dimensional printing of complex biological structures by freeform reversible embedding of suspended hydrogels"
  3. ^ Roche CD, Sharma P, Ashton AW, Jackson C, Xue M, Gentile C (2021). "Printability, durability, contractility and vascular network formation in 3D bioprinted cardiac endothelial cells using alginate–gelatin hydrogels". Frontiers in Bioengineering and Biotechnology. 9: 110.
  4. ^ Nakashima Y, Okazak K, Nakayama K, Okada S, Mizu-uchi H (January 2017). "Bone and Joint Diseases in Present and Future". Fukuoka Igaku Zasshi = Hukuoka Acta Medica. 108 (1): 1–7.
  5. ^ a b Shafiee A, Atala A (March 2016). "Printing Technologies for Medical Applications". Trends in Molecular Medicine. 22 (3): 254–265.
  6. ^ Ozbolat IT (July 2015). "Bioprinting scale-up tissue and organ constructs for transplantation". Trends in Biotechnology. 33 (7): 395–400.
  7. ^ Chua CK, Yeong WY (2015). Bioprinting: Principles and Applications. Singapore: World Scientific Publishing Co.
  8. ^ Cooper-White M (1 March 2015). "How 3D Printing Could End The Deadly Shortage Of Donor Organs". Huffpost Science. TheHuffingtonPost.com, Inc. Retrieved 17 February 2016.
  9. ^ Shafiee A, Atala A (March 2016). "Printing Technologies for Medical Applications". Trends in Molecular Medicine. 22 (3): 254–265
  10. ^ ingh D, Thomas D (April 2019). "Advances in medical polymer technology towards the panacea of complex 3D tissue and organ manufacture". American Journal of Surgery. 217 (4): 807–808.
  11. ^ a b c d Murphy SV, Atala A (August 2014). "3D bioprinting of tissues and organs". Nature Biotechnology. 32 (8): 773–85.
  12. ^ a b c Yoo J, Atala A (2015). "Bio-printing: 3D printing comes to life".

Voci correlate[modifica | modifica wikitesto]