Scienziati 3D Stampa tessuti morbidi come il cervello

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Un team di ricercatori dell'Imperial College di Londra e del King's College di Londra ha ha sviluppato una nuova tecnica per creare strutture 3D che possono essere utilizzate per replicare tessuti e organi biologici.

Lo studio è pubblicato in Rapporti scientifici.

Stampa di organi

Lo studio di stampa di organi usa le tecniche di stampa 3D per produrre dispositivi artificialmente costruiti per la sostituzione di organi.  

Le stampa 3D le tecniche consentono la costruzione di una particolare struttura d'organo strato per strato per formare una cellula ponteggio, che è il componente chiave per formare nuovi tessuti vitali. Le impalcature fungono da modello per la rigenerazione dei tessuti, dove i tessuti danneggiati sono incoraggiati a ricrescere.

Attualmente, nelle cliniche, gli organi che sono piatti, come la pelle o la cavità, come la vescica, sono stati stampati e implementati con successo. Gli scienziati stanno lavorando su modi per costruire organi più complessi, come il cervello e il cuore.

Cryogenics

I ricercatori di questo studio sono i primi a creare strutture 3D che siano abbastanza morbide da replicare le proprietà meccaniche di organi come cervello e polmoni.

"Avevamo bisogno di imitare la complessa geometria del cervello e il modo migliore per ottenere una geometria accurata era quello di stampare 3D ", ha detto Zhengchu Tan, uno dei ricercatori principali dal Dipartimento di Ingegneria Meccanica dell'Imperial College di Londra.

"Così, abbiamo sviluppato la tecnica che può stampare stabile, ma super morbida quando è scongelata, materiale simile al cervello. "

Questa tecnica utilizza un metodo chiamato criogenia (in altre parole, congelamento), in cui il biossido di carbonio solido (ghiaccio secco) viene utilizzato per raffreddare rapidamente un inchiostro idrogel mentre viene estruso da una stampante 3D. Questo raffreddamento istantaneo consente di costruire ulteriori strati sugli strati precedenti, costruendo una matrice di idrogel.

Quindi, dopo essere stato riscaldato, a differenza delle tecniche simili precedentemente testate e fallite, la forma gel di inchiostro idrogel diventa morbida come i tessuti del corpo, ma non collassa sotto il suo stesso peso.

"Esso (struttura 3D) è in grado di mantenere la sua forma perché i collegamenti incrociati sono stati creati per formare una matrice di idrogel che mantiene insieme la struttura", ha detto Tan. "Tuttavia, va sottolineato che poiché è morbido come il cervello, si deforma sotto gravità proprio come fa il cervello."

I ricercatori hanno testato le strutture stampate con 3D seminandole con cellule di fibroblasti dermici, che generano tessuto connettivo nella pelle, e hanno scoperto che l'attaccamento e la sopravvivenza erano riusciti.

"Al momento abbiamo creato strutture di pochi centimetri, ma idealmente vorremmo creare una replica di un organo intero usando questa tecnica", ha detto Tan in una nota.

Con la criogenia, gli scienziati possono utilizzare queste strutture 3D per sostituire i tessuti corporei nelle procedure mediche per formare scaffold. "Seminando" scaffold porosi con le cellule e incoraggiandoli a crescere, gli scienziati possono rigenerare i tessuti danneggiati e consentire al corpo di guarire senza dover affrontare problemi che tipicamente interessano le procedure di trapianto di sostituzione dei tessuti, come il rifiuto da parte dell'organismo.

Opportunità di ricerca future

Questa nuova tecnica potrebbe portare a ulteriori possibilità per la crescita di cellule staminali, che è la chiave della rivoluzione medica per la sua capacità di cambiare in diversi tipi di cellule.

Inoltre, questa tecnica potrebbe essere utilizzata per creare parti del corpo della replica o anche interi organi. Questi potrebbero consentire agli scienziati di eseguire tipi di esperimenti, che non sono possibili su soggetti vivi. E queste parti del corpo e gli organi della replica possono essere utilizzati per aiutare con la formazione medica, sostituendo la necessità di praticare interventi chirurgici sugli animali.

Secondo Tan, il team sta attualmente utilizzando la criogenia per stampare strutture 3D morbide, su cui possono seminare le cellule per studiare l'effetto della rigidità del substrato sulla vitalità cellulare.

Come parte del più grande sforzo per sviluppare una struttura 3D di un cervello, il team spera di estendere le dimensioni di stampa in modo da stampare un intero cervello.

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