Friday, November 22, 2019
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3D printing e Bio Inks – Nuovi fantascientifici traguardi

La stampa 3d può essere usata per fini meravigliosi. Un esempio in tal senso è la notizia del primo cuore umano, stampato in 3D, grazie ai Bio Inks. Scopriamo insieme questa immensa rivoluzione.

Abbiamo in questa rubrica settimanale, più volte parlato di come la stampa 3D stia andando a rivoluzionare praticamente ogni singolo settore dell’industria tradizionale.

Dalle autovetture alle abitazioni, dal cibo, agli utensili di ogni giorno. Ma c’è un campo, in cui più che in tutti gli altri, la stampa 3D sembra voler fare miracoli.

Pensate solo alla possibilità di poter stampare su misura, parti di tessuto organico, come un orecchio o un dito perso in un incidente sul lavoro.

Sembra fantascienza alla Blade Runner, vero? Falso, perché a breve, diventerà realtà.

E’ infatti recentissima la notizia della creazione di un cuore in miniatura, ottenuto tramite stampa 3D e colture di tessuto umano.

Per stampare un cuore, i ricercatori della università di Tel Aviv, in Israele, sono partiti prendendo un piccolo campione di tessuto adiposo da un paziente. In laboratorio hanno diviso questo tessuto nelle sue cellule base e nella struttura che definisce come le cellule devono disporsi tra di loro, chiamata matrice extracellulare.

Usando l’ingegneria genetica, gli scienziati hanno quindi modificato i vari componenti ottenuti, riprogrammando alcune di queste cellule, facendole diventare  cellule muscolari cardiache, o cardiomiociti, ed altre a diventare tessuto per i vasi sanguigni.

I ricercatori hanno quindi caricato questo nuovo tessuto cellulare dentro la  stampante 3d, programmata in precedenza di creare la forma e la struttura di un cuore vero, con anche delle basilari strutture vascolari.

I ricercatori, successivamente ad un processo di stampa durato circa 3-4 ore, hanno quindi incubato il mini-organo, con ossigeno e varie sostanze nutrienti.

Spiegazione del funzionamento dei "Bio inchiostri" nel campo della stampa 3D applicata alla medicina

Dopo neanche due giorni, le cellule del cuore hanno iniziato spontaneamente a battere.

Qui però si ferma la ricerca, dato che i battiti delle cellule non si sono mossi all’unisono, bensì individualmente.

Per risolvere questo problema, gli scienziati avranno bisogno di stampare un cuore a maggior risoluzione e dimensione. Uno che abbia la possibilità di basarsi su di una più fitta vascolarizzazione. Elemento necessario a portare ossigeno e nutrienti in maniera naturale all’organo in questione.

Ma come è stato possibile per i ricercatori israeliani tirar fuori da una stampante 3D un vero e proprio cuore funzionante? 

Grazie ad una serie di “inchiostri”, speciali, i “Bio Inks”, la cui fondamentale rivoluzione, sta proprio nella forma che li definisce.

Essi infatti si basano su una microstruttura acquosa, la cui peculiarità è quella di resistere, strutturalmente, in un ambiente altrettanto liquido, come colture di cellule staminali e soluzioni organiche a base di gel.

Le microstrutture acquose, su cui si basano, potranno in futuro aiutare a creare, gestire e preservare le componenti organiche funzionanti che verranno con esse stampate, dal momento che inoltre, la loro superficie tenderà naturalmente a ridursi, in 10 giorni,  in forme sferiche con aree di superfici minime, staccandosi e separandosi dal tessuto organico stampato o infuso, senza danneggiarlo. In questo modo rimarrà solo l’organo vero e proprio.

Differenti tipologie di cellule possono quindi essere combinate e compartimentate con i bio inks, per dare origine a matrici di microstrutture perfettamente disegnate, con anche la nascita di strutture vascolari.

Sulla carta, illimitate formulazioni e strutture possono essere generate, tepricando quindi qualsivoglia tipo di tessuto. Questo tipo di approccio alla stampa organica, può divenire fondamentale nella ingegneria biomimetica come nella medicina rigenerativa o nella costruzione di tessuti in vitro.

Il primo cuore umano... stampato in 3D!

La creazione di architetture acquose a forma libera, grazie a questi nuovi inchiostri, farà avanzare il processo di stampa di tessuti organici e complessi, come arterie, cateteri urinari e trachee, verso nuovi traguardi. 

Ovviamente c’è ancora parecchia strada da far prima che diventi normale andare dal dottore e premere “stampa” per ottenere il tessuto/organo desiderato, ma di sicuro, il futuro mostra già ai nostri occhi, la strada che verrà percorsa. E la stampa 3D ne diverrà totale protagonista.

pontolillo@ilas.com

Fu quando avevo 5 anni che scoccò la scintilla per la grafica 3D. L'uscita di Toy Story, film cult della Pixar, fu l'inizio del mio interesse per la nascente grafica in CGI. Dapprima nacque l'amore mai tramontato per il disegno, fu poi il tempo della grafica in 2D. Infine, diciottenne, approdai alla grafica tridimensionale, stregato dalle possibilità di poter raccontare e di ricreare qualsiasi cosa desiderassi. Dopo due anni ho iniziato a lavorare come 3D generalist, specializzandomi infine come Lighter TD, Concept artist e professionista Autodesk.

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