Immagina di poter visitare il tuo medico, e invece di ricevere un trattamento valido per tutti, ti viene somministrato un farmaco specificamente personalizzato per i tuoi sintomi.

Un team di ingegneri della McMaster University ha trovato un modo per utilizzare la tecnologia di stampa 3D per creare tumori artificiali per aiutare i ricercatori a testare nuovi farmaci e terapie, che potrebbe portare a una medicina personalizzata.

Attualmente, affinché i ricercatori studino la salute umana, il test è molto costoso e richiede tempo.

La ricerca per conoscere le malattie è tipicamente condotta in ambienti di laboratorio, ad esempio creando un singolo strato di cellule umane o animali, modelli 2-D, per testare i farmaci e il loro impatto sulle cellule umane. In alternativa, modelli animali sono utilizzati per studiare la progressione della malattia.

Se realistici cluster di cellule 3D, con diversi strati di cellule, possono essere prodotti che imitano meglio le condizioni all'interno del corpo, allora questo ha il potenziale per eliminare l'uso di animali nei test.

Guidato da Ishwar K. Puri, professore di ingegneria meccanica e ingegneria biomedica, il team di McMaster ha sviluppato un nuovo metodo che utilizza i magneti per stampare rapidamente cluster di cellule 3D.

Per fare questo, il team di McMaster ha utilizzato le proprietà magnetiche di diversi materiali, comprese le cellule. Alcuni materiali sono fortemente attratti, o suscettibile, ai magneti rispetto ad altri. I materiali con una maggiore suscettibilità magnetica sperimenteranno una maggiore attrazione per un magnete e si muoveranno verso di esso. Il materiale debolmente attratto con suscettibilità inferiore viene spostato in regioni di campo magnetico inferiori che si trovano lontano dal magnete.

Progettando campi magnetici e magneti disposti con cura, è possibile utilizzare le differenze nelle suscettività magnetiche di due materiali per concentrarne solo uno all'interno di un volume.

Il team ha formulato bioink sospendendo le cellule del cancro al seno umano in un mezzo di coltura cellulare che conteneva l'idrato di sale magnetico, Gd-DTPA. Come la maggior parte delle cellule, queste cellule del cancro al seno sono molto più debolmente attratte dai magneti rispetto al Gd-DTPA, che è un agente di contrasto per risonanza magnetica approvato dalla FDA per l'uso nell'uomo. Perciò, quando viene applicato un campo magnetico, l'idrato salino si sposta verso i magneti, spostando le celle in un'area predeterminata di intensità minima del campo magnetico. Questo semina la formazione di un cluster di cellule 3-D.

Usando questo metodo, il team ha stampato tumori del cancro in 3D entro sei ore. Sono stati eseguiti test per confermare che l'idrato salino non è tossico per le cellule, e ora stanno lavorando su bioinchiostri più complessi per stampare cluster di cellule che possono imitare meglio i tessuti umani.

In futuro, i tumori contenenti cellule cancerose potrebbero essere creati rapidamente attraverso la stampa 3D, e le risposte di questi tumori artificiali ai farmaci rapidamente testati, con decine di esperimenti condotti contemporaneamente. La stampa di cluster di cellule simili a quelle umane offre anche un percorso futuro per la stampa 3D di più tessuti e organi.

Il loro studio, "Stampa 3D magnetica rapida di strutture cellulari con inchiostri cellulari MCF-7, " è stato pubblicato nel numero del 4 febbraio di Ricerca , una rivista scientifica partner.

"Abbiamo sviluppato una soluzione ingegneristica per superare le attuali limitazioni biologiche. Ha il potenziale per accelerare la tecnologia di ingegneria dei tessuti e la medicina rigenerativa, " ha detto Sarah Mishriki, un dottorato di ricerca candidato alla Scuola di Ingegneria Biomedica e autore principale. "La capacità di manipolare rapidamente le cellule in una cassaforte, modo controllabile e senza contatto ci consente di creare paesaggi cellulari e microarchitetture unici che si trovano nei tessuti umani, senza l'uso di un'impalcatura."

"Questo metodo magnetico per produrre cluster di cellule 3D ci avvicina alla creazione rapida ed economica di modelli più complessi di tessuti biologici, accelerare la scoperta nei laboratori accademici e le soluzioni tecnologiche per l'industria, " disse Rakesh Sahu, un collaboratore di ricerca.