Gli scienziati del Wake Forest Institute for Regenerative Medicine (WFIRM) hanno sviluppato un metodo per biostampare un tipo di cartilagine che un giorno potrebbe aiutare a ripristinare la funzione del ginocchio danneggiata da artrite o lesioni.

Questa cartilagine, noto come fibrocartilagine, aiuta a collegare tendini o legamenti o ossa e si trova principalmente nel menisco del ginocchio. Il menisco è il duro, cartilagine gommosa che funge da ammortizzatore nell'articolazione del ginocchio. La degenerazione del tessuto menisco colpisce milioni di pazienti e la meniscectomia parziale artroscopica è uno degli interventi ortopedici più frequenti. Oltre alla chirurgia, c'è una mancanza di opzioni di trattamento disponibili.

In questa ultima strategia di proof-of-concept, gli scienziati sono stati in grado di biostampare in 3D un costrutto di tessuto ibrido per la rigenerazione della cartilagine stampando insieme due bioinchiostri specializzati, idrogel che contengono le cellule, per creare una nuova formulazione che fornisce un microambiente e un'integrità strutturale compatibili con le cellule. Questo lavoro viene svolto con il sistema integrato di stampa di tessuti e organi, una biostampante 3D sviluppata dai ricercatori WFIRM in un periodo di 14 anni. Il sistema deposita sia biodegradabili, materiali simili alla plastica per formare la "forma" del tessuto e bioinchiostri che contengono le cellule per costruire nuovi tessuti e organi.

"In questo studio, siamo stati in grado di produrre un costrutto ibrido altamente elastico per la rigenerazione fibrocartilaginea avanzata, " ha detto Sang Jin Lee, dottorato di ricerca, professore associato presso WFIRM e autore del documento recentemente pubblicato da Chimica dei materiali rivista. "I risultati dimostrano che questo costrutto biostampato offre un'alternativa versatile e promettente per la produzione di questo tipo di tessuto".

Per lo studio, Lee e il team di ricerca WFIRM hanno testato varie formulazioni e misurato la risposta a forze o sollecitazioni applicate, il rapporto di rigonfiamento e la resistenza e flessibilità del materiale. Uno ha fornito il microambiente cellulare adeguato per mantenere le cellule e aiutarle a crescere, mentre l'altro bioinchiostro ha offerto un eccellente comportamento biomeccanico e integrità strutturale. La formula finale dei due bioink utilizzati è stata co-stampata strato per strato per creare un motivo a rete. I costrutti sono stati impiantati in un piccolo modello animale per l'osservazione per 10 settimane e valutati a periodi di tempo intermittenti, mostrando il corretto funzionamento.

"Sarà necessario uno studio preclinico più ampio per esaminare ulteriormente la risposta del corpo e il recupero funzionale dell'articolazione con l'uso di questo trattamento di medicina rigenerativa, " ha detto James Yoo, dottore, dottorato di ricerca, professore presso WFIRM.

"Abbiamo un tale bisogno di trattamenti e terapie efficaci per aiutare i pazienti ad affrontare problemi articolari degenerativi, soprattutto il ginocchio, " disse Antonio Atala, dottore, direttore di WFIRM. "Questo studio dimostrativo aiuta a indirizzare il nostro lavoro nella giusta direzione per essere un giorno in grado di progettare questo tessuto cruciale che è così importante per i pazienti".