Bio-inchiostro di cellule staminali per Stampare in 3D cartilagine e ossa per Impianti chirugici del ginocchio e dell’anca

Forse occorrerà ancora qualche anno prima di che le innovazioni del  bioprinting 3D possano avere impatto sul settore medico, almeno così  come lo conosciamo, e questo è sicuramente dovuto alle limitazioni indotte dai materiali piu’ che dalla tecnoglia di deposizione additiva(stampa 3d) . La vera sfida è infatti trovare materiali che permettano la stampa 3D di impalcature, in cui le cellule staminali possano crescere e rimanere in vita abbastanza a lungo per essere impiantate.

Diversi gruppi di ricerca nel mondo  stanno lavorando per trovare soluzion a questo probelma e recentemente, il team dell’Università di Bristol, ha appena messo a punto un potente nuove bio-ink (bio inchiostro) che potrebbe essere perfetto a sostenere la crescita delle cellule staminali su impianti stampati in 3d per cartilagini e ossa.Il team  della Scuola di Medicina Molecolare e Cellulare, guidato dal dottor Adam Perriman,  comprende James P. K. Armstrong, Madeline Burke, Benjamin M. Carter e Sean A. Davis ed i  loro risultati sono già stati pubblicati nel Journal of Advanced Materials Healthcare

Il loro nuovo bio-ink ,ricco di cellule staminali  contiene due diversi polimeri: un polimero naturale estratto dalle alghe, e un polimero sintetico sacrificale che viene spesso utilizzato nel mondo medico. Il polimero sintetico provoca la solidificazione dell’inchiostro  mentre il materiale a base di alghe fornisce il supporto strutturale  necessario a sostenere i nutrienti cellulari. Il Dr. Perriman ha rivelato che la loro formulazione personalizzata può essere estrusa con una stampante 3D per formare complesse architetture di vita in 3D, e inizia a trasformarsi dallo stato liquido a quello di gel a soli 37 ° C. ( la temperatura del corpo umano)

“Progettare il nuovo bio-ink è stato estremamente impegnativo dal momento che doveva essere un materiale  stampabile, abbastanza forte da mantenere la sua forma quando immerso in sostanze nutritive, e che non fosse dannoso per le cellule. Siamo riusciti a fare questo, ma ci sono stati prima  un sacco di tentativi e di errori prima di trovare la formulazione ideale  finale, “ha detto il Dr. Perriman. Il ricercatore  ha inoltre rivelato che il materiale sintetico rimane presente solo temporaneamente . “Quello che è stato veramente sorprendente anche per  noi è  che quando sono stati introdotti i nutrienti delle cellule, il polimero sintetico è stato completamente espulso dalla struttura 3D, lasciando solo le cellule staminali e il polimero alghe naturali, creando in più  pori microscopici nella struttura, che hanno fornito l’accesso a nutrienti più efficaci per le cellule staminali ” ha aggiunto il ricercatore

Le  cellule staminali presenti nel bio-ink sono volutamente selezionate per essere utilizzate per la produzione di ossa e cartilagine con la stampa 3D che possano essere utilizzati in chirurgia del ginocchio e dell’anca.  Ciò è stato realizzato differenziando le cellule staminali in osteoblasti e condrociti cioè nelle cellule che secernono rispettivamente matrici  di ossa e cartilagine . In un periodo che dura diverse settimane, questi materiali crescono in strutture cartilagine o in  ossa in dimensioni adatte ad essere impiantate.