Sean Bittner, studente laureato alla Rice University, tiene in mano un campione di un'impalcatura stampata in 3D che potrebbe un giorno aiutare a guarire le lesioni osteocondrali del tipo spesso subite dagli atleti. Il materiale imita la struttura del gradiente dalla cartilagine all'osso che si trova all'estremità delle ossa lunghe. Credito:Jeff Fitlow/Rice University
I bioscienziati si stanno avvicinando ai tessuti artificiali stampati in 3D per aiutare a guarire ossa e cartilagini tipicamente danneggiate nelle lesioni alle ginocchia legate allo sport, caviglie e gomiti.
Scienziati della Rice University e dell'Università del Maryland hanno riportato il loro primo successo negli scaffold ingegneristici che replicano le caratteristiche fisiche del tessuto osteocondrale, fondamentalmente, osso duro sotto uno strato comprimibile di cartilagine che appare come la superficie liscia alle estremità delle ossa lunghe.
Lesioni a queste ossa, da piccole crepe a pezzi che si staccano, può essere doloroso e spesso arrestare la carriera degli atleti. Le lesioni osteocondrali possono anche portare a un'artrite invalidante.
La natura del gradiente della cartilagine nell'osso e la sua porosità hanno reso difficile la riproduzione in laboratorio, ma gli scienziati della Rice guidati dal bioingegnere Antonios Mikos e dallo studente laureato Sean Bittner hanno utilizzato la stampa 3D per fabbricare quello che credono sarà alla fine un materiale adatto per l'impianto.
I loro risultati sono riportati in Acta Biomaterialia .
"Gli atleti sono colpiti in modo sproporzionato da questi infortuni, ma possono colpire tutti, " ha detto Bittner, uno studente laureato in bioingegneria del terzo anno alla Rice, un membro della National Science Foundation e autore principale del documento. "Penso che questo sarà uno strumento potente per aiutare le persone con lesioni sportive comuni".
Lo studente laureato della Rice University Sean Bittner tiene in mano un'impalcatura stampata in 3D creata per aiutare a guarire le lesioni osteocondrali. Lo studio iniziale è una prova di concetto per vedere se le strutture stampate possono imitare la transizione graduale da liscia, cartilagine comprimibile all'osso duro all'estremità delle ossa lunghe. Credito:Jeff Fitlow/Rice University
La chiave è imitare il tessuto che si trasforma gradualmente dalla cartilagine (tessuto condrale) in superficie all'osso (osteo) sottostante. Il laboratorio di biomateriali di Rice ha stampato uno scaffold con miscele personalizzate di un polimero per il primo e una ceramica per il secondo con pori incorporati che consentirebbero alle cellule e ai vasi sanguigni del paziente di infiltrarsi nell'impianto, alla fine permettendogli di diventare parte dell'osso naturale e della cartilagine.
"Per la maggior parte, la composizione sarà la stessa da paziente a paziente, " Bittner ha detto. "C'è la porosità inclusa in modo che il sistema vascolare possa crescere dall'osso nativo. Non dobbiamo fabbricare noi stessi i vasi sanguigni".
Lo studente laureato della Rice University Sean Bittner tiene in mano un'impalcatura stampata in 3D creata per aiutare a guarire le lesioni osteocondrali. Lo studio iniziale è una prova di concetto per vedere se le strutture stampate possono imitare la transizione graduale da liscia, cartilagine comprimibile all'osso duro all'estremità delle ossa lunghe. Credito:Jeff Fitlow/Rice University
Il futuro del progetto consisterà nel capire come stampare un impianto osteocondrale che si adatti perfettamente al paziente e consenta all'impianto poroso di crescere e unirsi all'osso e alla cartilagine.
Mikos ha affermato che la collaborazione è un grande successo iniziale per il Center for Engineering Complex Tissues (CECT), un centro del National Institutes of Health nel Maryland, Rice e la Wake Forest School of Medicine sviluppano strumenti di bioprinting per affrontare questioni scientifiche di base e tradurre nuove conoscenze nella pratica clinica.
"In quel contesto, quello che abbiamo fatto qui ha un impatto e può portare a nuove soluzioni di medicina rigenerativa, " ha detto Miko.
