Gli ingegneri dei tessuti creano organi e tessuti artificiali che possono essere utilizzati per sviluppare e testare nuovi farmaci, riparare i tessuti danneggiati e persino sostituire interi organi nel corpo umano. Però, gli attuali metodi di fabbricazione limitano la loro capacità di produrre forme a forma libera e raggiungere un'elevata vitalità cellulare.

Ricercatori del Laboratorio di Dispositivi di Fotonica Applicata (LAPD), nella Scuola di Ingegneria dell'EPFL, lavorando con i colleghi dell'Università di Utrecht, hanno ideato una tecnica ottica che impiega solo pochi secondi per scolpire forme complesse di tessuto in un idrogel biocompatibile contenente cellule staminali. Il tessuto risultante può quindi essere vascolarizzato aggiungendo cellule endoteliali.

Il team descrive questo metodo di stampa ad alta risoluzione in un articolo che appare in Materiale avanzato . La tecnica cambierà il modo in cui lavorano gli specialisti di ingegneria cellulare, permettendo loro di creare una nuova generazione di personalizzazioni, organi funzionali biostampati.

Stampare un femore o un menisco

La tecnica è chiamata bioprinting volumetrico. Per creare tessuto, i ricercatori proiettano un laser in un tubo rotante riempito con un idrogel carico di cellule staminali. Modellano il tessuto concentrando l'energia della luce in punti specifici, che poi si solidificano. Dopo pochi secondi, appare una forma 3D complessa, sospeso nel gel. Le cellule staminali nell'idrogel non sono in gran parte interessate da questo processo. I ricercatori introducono quindi cellule endoteliali per vascolarizzare il tessuto.

I ricercatori hanno dimostrato che è possibile creare un costrutto tissutale che misura diversi centimetri, che è una dimensione clinicamente utile. Esempi del loro lavoro includono una valvola simile a una valvola cardiaca, un menisco e una parte di forma complessa del femore. Sono stati anche in grado di costruire strutture ad incastro.

"A differenza della bioprinting convenzionale, un lento, processo strato per strato:la nostra tecnica è veloce e offre una maggiore libertà di progettazione senza compromettere la vitalità delle cellule, "dice Damien Loterie, un ricercatore della LAPD e uno dei coautori dello studio.

Replicare il corpo umano

Il lavoro dei ricercatori è un vero punto di svolta. "Le caratteristiche del tessuto umano dipendono in larga misura da una struttura extracellulare altamente sofisticata, e la capacità di replicare questa complessità potrebbe portare a una serie di applicazioni cliniche reali, "dice Paul Delrot, un altro coautore. Utilizzando questa tecnica, i laboratori potrebbero produrre in serie tessuti o organi artificiali a una velocità senza precedenti. Questo tipo di replicabilità è essenziale quando si tratta di testare nuovi farmaci in vitro, e potrebbe aiutare a ovviare alla necessità della sperimentazione animale, un chiaro vantaggio etico nonché un modo per ridurre i costi.

"Questo è solo l'inizio. Riteniamo che il nostro metodo sia intrinsecamente scalabile verso la fabbricazione di massa e possa essere utilizzato per produrre un'ampia gamma di modelli di tessuto cellulare, per non parlare dei dispositivi medici e degli impianti personalizzati, "dice Christophe Moser, il capo della polizia di Los Angeles.

I ricercatori hanno in programma di commercializzare la loro tecnica innovativa attraverso uno spin-off.