Combattere le malattie della pelle con la bioprinting 3D
Strutture su misura per diversi scopi
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Alternative alla sperimentazione animale: Alla TU Wien, i ricercatori stanno sviluppando tecniche di stampa tridimensionale (3D) che possono essere utilizzate per creare tessuti biologici viventi, ad esempio per studiare le malattie della pelle.
I tessuti biologici possono essere formati con le stampanti 3D.
© TU Wien
Circa un quarto della popolazione europea soffre di malattie infiammatorie croniche della pelle come psoriasi, eczema o acne. Lo sviluppo di nuove terapie per queste patologie è spesso difficile. Gli esperimenti sugli animali - a parte le preoccupazioni etiche - spesso non producono risultati affidabili, perché la pelle degli animali differisce molto da quella umana sia per l'anatomia che per la risposta immunitaria.
I cosiddetti modelli in vitro sono quindi necessari per studiare le malattie della pelle in condizioni di laboratorio. Una sfida sostanziale sulla strada verso questo obiettivo: tali modelli devono essere immunocompetenti, cioè includere tutte le cellule immunitarie necessarie per imitare la situazione della pelle reale. La recente collaborazione tra la TU Wien e l'Università di Medicina di Vienna ha esplorato come la bioprinting 3D con biomateriali possa colmare questa lacuna. Questo lavoro è presentato in un articolo di revisione appena pubblicato su Advanced Healthcare Materials.
Alla ricerca del giusto modello di pelle in vitro
"In passato sono stati utilizzati diversi metodi per creare campioni simili alla pelle umana", spiega il Prof. Georg Stary del Dipartimento di Dermatologia dell'Università di Medicina di Vienna.
"Una possibilità è quella di incorporare le cellule del tessuto connettivo in una soluzione di collagene e metterle in coltura. Tuttavia, ciò offre uno scarso controllo sulla struttura spaziale, lo strato cellulare risultante non è molto stabile ed è difficile integrare nel costrutto cellule immunitarie o vasi sanguigni, che sono fondamentali per i processi infiammatori cronici".
Un'altra possibilità è il cosiddetto metodo dell'autoassemblaggio: le cellule del tessuto connettivo vengono coltivate in presenza di grandi quantità di vitamina C, che le stimola a costruire la propria matrice extracellulare che fornisce il supporto strutturale. "Ma questo processo richiede molto tempo e lavoro", spiega Stary. "E manca di riproducibilità: ogni campione si sviluppa in modo diverso e abbiamo poco controllo sulla struttura che si forma".
La pelle di una stampante
"Questi sono esattamente i problemi che la bioprinting 3D può aiutare a superare", spiega Ovsianikov. "Il tessuto tridimensionale viene costruito strato per strato a partire da cellule viventi e materiali accuratamente selezionati, in modo automatizzato e in base a una progettazione assistita dal computer".
Le cellule e gli idrogel vengono combinati in un "bio-inchiostro" viscoso, che viene poi depositato in filamenti o minuscole gocce, proprio come l'inchiostro di una stampante a getto d'inchiostro convenzionale.
Alla TU Wien è stato dimostrato che la scelta dell'idrogel e dei tipi di cellule è fondamentale per il successo del modello. A seconda dell'applicazione prevista, sono necessari bioinchiostri appositamente progettati.
Strutture su misura per scopi diversi
Grazie alle tecnologie di bioprinting 3D sviluppate presso la TU Wien, è possibile produrre modelli di pelle in modo controllato e altamente riproducibile, consentendo lo studio di diverse patologie.
"Abbiamo sviluppato modelli psoriasici contenenti cellule T, le cellule immunitarie che scatenano l'infiammazione cronica della psoriasi", spiega Andrea Gabriela Ulloa-Fernández (TU Wien). "Con questi modelli possiamo studiare come il tessuto risponde a farmaci specifici".
Anche i modelli infiammatori sono stati prodotti con il metodo della stampa 3D per testare le sostanze antinfiammatorie. È possibile creare anche strutture con vasi sanguigni, ad esempio per studiare i danni vascolari nel diabete.
"Con il nostro metodo, possiamo definire con precisione l'architettura del modello 3D e la distribuzione della matrice extracellulare in cui le cellule si attaccano e proliferano", afferma Ulloa-Fernández. "Questo ci dà un livello di controllo completamente nuovo sul risultato finale rispetto alle tecniche precedenti. Ci auguriamo che i nostri modelli di pelle artificiale contribuiscano a far compiere un significativo passo avanti alla ricerca su un'ampia gamma di malattie della pelle".
Nota: questo articolo è stato tradotto utilizzando un sistema informatico senza intervento umano. LUMITOS offre queste traduzioni automatiche per presentare una gamma più ampia di notizie attuali. Poiché questo articolo è stato tradotto con traduzione automatica, è possibile che contenga errori di vocabolario, sintassi o grammatica. L'articolo originale in Inglese può essere trovato qui.
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