Cuore: stampato un cuore artificiale in 3D | Medicina

L’inchiostro di questa stampa in 3D è il collagene, la più importante componente della matrice extracellulare che è l’impalcatura di sostegno dei tessuti biologici. Vediamo tutti i dettagli.

Cuore: vediamo come è stato creato questo cuore artificiale in 3D | Medicina

Questo risultato è  stato raggiunto da Andrew Lee della Carnegie Mellon University di Pittsburgh e dai suoi colleghi. Essi sono stati in grado di perfezionare le più recenti tecniche di stampa in 3D utilizzando, come abbiamo detto, il collagene. Lo studio è stato pubblicato sulla rivista scientifica Science, dove sono stati descritti tutti i tessuti e le strutture che riproducono con incredibile accuratezza l’anatomia e le funzioni fondamentali del cuore umano, come la contrattilità e l’apertura e la chiusura delle valvole cardiache.

Il risultato va a coronare anni e anni di studi e sperimentazione da parte del gruppo di Lee, che già nel 2015 aveva presentato la prima versione di questa tecnica, denominata FRESH. Tuttavia, non era ancora stato superato uno degli ostacoli fondamentali della stampa di tessuti biologici, o bioprinting. Stiamo parlando della produzione di un materiale che sia soffice e al contempo dotato di una microstruttura molto ben definita, adatta cioè a sostenere la colonizzazione delle cellule e una rete di vasi sanguigni. 

Il collagene

Nell’utilizzo del collagene sono stati riscontrati alcuni problemi. Infatti, il collagene, è si il materiale più adatto a formare un impalcatura di sostegno per gli organi artificiali, ma è difficile controllarne la microstruttura a diverse scale dimensionali mentre si stampa. Il gruppo ha ovviato a questo problema andando a depositare il collagene come un normale “inchiostro” in una stampante 3D, ovvero strato per strato, all’interno di un gel. Così facendo hanno ottenuto una matrice con una microstruttura più porosa, con canali di dimensioni fino a 30 micron di diametro, adatti all’infiltrazione delle cellule e alla vascolarizzazione della matrice.

Grazie all’aggiunta di fibronectina, proteina fondamentale della matrice extracellulare, e il VEGF, un potente fattore di crescita dei vasi sanguigni, questi ultimi processi hanno avuto successo, sia con cellule di topo sia con cellule umane. Andando ad utilizzare i cardiomiociti, cellule che costituiscono il muscolo cardiaco, derivati da cellule staminali umane, sono riusciti a riprodurre delle anatomie sempre più complesse. Come ad esempio un tessuto cardiaco, un ventricolo e infine un cuore di neonato completo. Questo nuovo studio prende il nome di FRESH 2.0. La tecnica FRESH 2.0, oltre che per il cuore, potrebbe essere utilizzata per produrre altri tessuti.

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