Celleron: un nuovo materiale che potrà rivoluzionare la medicina rigenerativa

Negli ultimi mesi i progressi nelle tecnologie di stampa 3D in ambito biomedico sono stati rilevanti. Abbiamo visto già incredibili risultati con mani stampate con la tecnologia 3D e presto in commercio, vasi sanguigni sintetici e organi e parti del corpo umano riprodotti con tale metodo e che hanno consentito di salvare vite umane.  E non solo, sarà anche possibile costruire piccole molecole, e c’è chi sta progettando occhi in 3D bioprinting e chi ha fatto in modo che la funzione di stampa 3D fosse racchiusa in una penna per ricostruire le ossa.

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Una delle frontiere più interessanti è, appunto, quella del bioprinting 3D che potrebbe considerevolmente cambiare le sorti della tecnologia biomedica. Uno dei più grandi problemi che al momento ostacolano la tecnologia di bioprinting 3D è come riuscire ad avere strutture biologiche tridimensionali che rappresentino la realtà in modo perfetto. Ma il futuro del bioprinting sembra stia prendendo una piega open-source che consentirà a tale tecnologia di avanzare più velocemente arrivando a sostituire i trattamenti tradizionali della medicina rigenerativa.
Gli ingegneri della Swansea University in Galles hanno sviluppato un rivoluzionare scaffold biodegradabile.. Questo nuovo materiale, chiamato Celleron, è costituito da un biopolimero liquido e un filamento derivato. Il progetto è guidato dal Dr. Dan Thomas della facoltà di Ingegneria alla Swansea University, e prevede la stampa in 3D di Celleron con la possibilità di replicare le complesse strutture che costituiscono i tessuti complessi.

Cercando la soluzione ottimale, siamo arrivati alla stampa 3D di Celleron, un materiale complesso contenente: PLLA/PLGA, fosfolipidi, ibuprofene, grafene, collagene, antibiotici e agarosio. Questo polimero fornisce un supporto ad alta risoluzione per le cellule circostanti. Una volta stampata, questa struttura fantasma può essere utilizzata come materiale per l’adesione, la comunicazione e la differenziazione delle cellule – afferma il Dr. Thomas.

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Dopo la stampa 3D, Celleron viene fatto fermentare aggiungendo un attivatore biologico che lo induce a diventare microporoso. Ciò garantisce incremento dell’area di superficie e resistenza meccanica, fornendo un percorso in profondità che permette la migrazione delle cellule. Successivamente vengono saturati i fattori di crescita delle proteine nello scaffold poroso per trasformarlo in un composto interessante dal punto di vista biologico.

Questo processo permette la fabbricazione di accurate strutture, così da consentire il suo utilizzo in numerose applicazioni. Recentemente, il team

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di Swansea ha stampato la geometria complessa dell’orecchio di un bambino, grazie a Celleron.

L’orecchio -spiega il Dr. Thomas-, per la sua complessa natura, è stata una delle prime strutture ingegnerizzate. Usando condrociti uniti a nutrienti e fattori di crescita è stato possibile produrre un effettivo composito a base di cartilagine. Questi esperimenti hanno mostrato che, quando Celleron è posto in scaffold con culture di cellule staminali, conserva le funzionalità biologiche e le cellule sono in grado di proliferare velocemente. In seugito, il composito diventa tessuto.

Il team sta pensando di usare un processo di bioprinting simile per impianti dentali e anche per sviluppare valvole cardiache biologiche tramite tecnologia di stampa 3D. Al fine di mostrare il potenziale di Celleron come materiale stampabile in 3D, i ricercatori della Swansea hanno riprodotto l’intera struttura interna del cuore umano, aprendo nuove porte della bioingegneria.

Le ricerche, ora, stanno vertendo sulla possibilità di animare tali strutture usando bioreattori e sull’utilizzo di cellule staminali mesenchimali prelevate dal midollo osseo.
Il prossimo anno il team prevede di condividere questa tecnologia per la formulazione di biopolimeri e processi di bioprinting 3D con i ricercatori di tutto il mondo. Questo per assicurare che la tecnologia abbia una veloce diffusione, sperando che il bioprinting 3D un giorno faccia la differenza nella vita di molte persone.