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Organi per i trapianti, stampati col bioprinting in 3D

 

Stampante bioprinting

Stampante bioprinting

 

La stampa di ossa e organi per i trapianti: presente e futuro dei trapianti si chiama “bioprinting”, la stampa 3D in medicina.

È una delle più avanzate tecniche di medicina rigenerativa chiamata bioprinting che al posto di plastiche e polimeri usa cellule umane per riprodurre organi e tessuti. Il principio della stampa 3D è la sovrapposizione di strati sottilissimi di materiale sino a creare l’oggetto desiderato. Per realizzare gli organi l’inchiostro è rappresentato da cellule umane. Le biostampanti hanno due testine: una stende lo strato di cellule del paziente e l’altra crea il modello di supporto, la matrice, composta da uno speciale idrogel biocompatibile. Oggi al costo di circa 5mila dollari è possibile avere un modello stampato delle ossa della testa.

All’Università di Sidney hanno già effettuato interventi di cranioplastica per soggetti che hanno avuto traumi o incidenti. È possibile ottenere il modello stampato  in pochi giorni, proprio come un abito su misura a partire dall’anatomia del paziente e con un materiale osseo che limita al massimo il rischio di rigetto. Per il primo orecchio bionico, messo a punto all’Università di Princeton,   si sono concentrati sia sulla forma che sulla funzione: nella speciale stampante sono state inserite cellule bovine che hanno riprodotto una forma realistica e poi sono state aggiunti strati di cartilagine e una minuscola antenna capace di riprodurre i suoni meglio di un orecchio umano. All‘Istituto di Medicina Rigenerativa della Wake Forest University (Nord Carolina, USA), invece,  stanno lavorando per stampare pelle direttamente sulle ustioni grazie ad un dispositivo dotato di un sistema di scansione che identifica l’estensione e la profondità della ferita determinando  il numero di strati di cellule che dovranno essere depositate per ripristinare il tessuto danneggiato.

Più complessa e difficile la questione riguardante  gli organi interni, poiché,  sono formati da diversi tipi di cellule, devono essere in grado di svolgere funzioni complesse e infine per la possibilità e difficoltà di far giungere ai nuovi organi il nutrimento necessario attraverso i vasi sanguigni.  Molto vicini alla generazione anche di questa tipologia di organi sono gli scienziati della startup americana Organovo che sino ad oggi aveva lavorato su vasi sanguigni e muscoli ma di recente ha messo a punto un prototipo di fegato di 4 millimetri di diametro composto dai diversi tipi di cellule epatiche e soprattutto con una struttura che prevede la creazione di vasi. Il modello dell’organio ha mostrato di essere capace di produrre proteine, colesterolo e metabolizzare l’alcol. Al momento organi e tessuti stampati sono utilizzati a scopo educativo: al Jikei University Hospital di Tokio hanno introdotto un programma per studenti che utilizza reni iperrealistici prodotti dalla Fasotec, organi che si comportano come quelli reali in termini di consistenza e in grado di sanguinare, per rendere la simulazione di un intervento il più aderente possibile alla realtà. In più, gli ingegneri giapponesi hanno creato organi malati, in cui sono inseriti dei tumori, in modo che lo studente impari le più raffinate tecniche di asportazione chirurgica in quello che chiamano biotexture training system.

Il governo americano ha già finanziato un progetto chiamato “Body on a chip” per produrre campioni di tessuto non solo per uso clinico ma anche per usarli nella sperimentazione dei farmaci, mettendo finalmente fine all’uso di animali. I campioni di tessuto riprodotti vengono posti su un microchip e mantenuti vitali con un sostituto del sangue per poi essere messi in contatto con i farmaci da sperimentare e valutarne le reazioni.

La tecnologia ogni giorno fa un passo in avanti nella sperimentazione per creare dal nulla cuori, reni, fegato ma anche pelle, valvole, ossa, magari anche nervi. Tutti organi che potranno essere stampati con le moderne tecnologie in 3D e usati, in un futuro prossimo, per colmare la carenza di organi per i trapianti.