La stampa tridimensionale (3D)/quadridimensionale (4D) è emersa come un potente strumento nell'ingegneria dei tessuti, consentendo la fabbricazione di scaffold complessi e specifici per il paziente con architettura e composizione controllate. I materiali biopiezoelettrici, che possono convertire l’energia meccanica in energia elettrica, si sono rivelati promettenti nell’ingegneria del tessuto osseo grazie alla loro capacità di imitare l’ambiente elettrico naturale del tessuto osseo e stimolare la formazione ossea. Combinando la stampa 3D/4D con materiali biopiezoelettrici, è possibile creare impalcature che non solo forniscono supporto strutturale per la crescita ossea, ma stimolano anche attivamente l’osteogenesi.

Diversi studi hanno dimostrato il potenziale degli scaffold biopiezoelettrici stampati in 3D/4D nell’ingegneria del tessuto osseo. Ad esempio, i ricercatori hanno fabbricato impalcature da materiali piezoelettrici come il fluoruro di polivinilidene (PVDF), titanato di bario (BaTiO3) e titanato di zirconato di piombo (PZT) utilizzando tecniche di stampa 3D come la modellazione a deposizione fusa (FDM) e la stereolitografia (SLA). È stato dimostrato che questi scaffold promuovono la proliferazione e la differenziazione degli osteoblasti, le cellule responsabili della formazione ossea, e migliorano la formazione di tessuto osseo mineralizzato in vitro e in vivo.

Oltre alla loro capacità di stimolare l’osteogenesi, gli scaffold biopiezoelettrici stampati in 3D/4D possono essere utilizzati anche per fornire agenti terapeutici al tessuto osseo. Ad esempio, gli studi hanno dimostrato che gli scaffold possono essere caricati con farmaci o fattori di crescita che promuovono la formazione ossea e che questi farmaci possono essere rilasciati in modo controllato in risposta alla stimolazione meccanica. Questo approccio può migliorare l’efficacia della somministrazione del farmaco e ridurre il rischio di effetti collaterali.

Un altro vantaggio della stampa 3D/4D è la capacità di creare impalcature con architetture e geometrie complesse. Ciò consente la fabbricazione di impalcature che imitano la struttura naturale del tessuto osseo, inclusa la presenza di pori e canali che facilitano la migrazione cellulare e la vascolarizzazione. La capacità di controllare con precisione l'architettura dello scaffold consente inoltre la creazione di scaffold con proprietà graduate, che possono essere utilizzate per creare impalcature che soddisfano i requisiti specifici dei diversi difetti ossei.

Nel complesso, gli scaffold biopiezoelettrici stampati in 3D/4D mostrano un grande potenziale nell’ingegneria del tessuto osseo. Forniscono una serie di vantaggi rispetto agli scaffold tradizionali, inclusa la capacità di stimolare l’osteogenesi, fornire agenti terapeutici e creare architetture complesse. Man mano che la ricerca in questo settore continua, si prevede che gli scaffold biopiezoelettrici stampati in 3D/4D svolgeranno un ruolo sempre più importante nella riparazione e rigenerazione del tessuto osseo.