Pelle stampata 3-D per sostituire i test sugli animali

Direttiva 2010/63/UE ha stabilito restrizioni ai test degli animali per i test dei cosmetici e dei loro ingredienti in tutta l’UE. Pertanto, esiste un’intensa ricerca di alternative per testare l’assorbimento e la tossicità delle nanoparticelle da cosmetici come le creme solari. Un team di ricercatori dell’Università di Tecnologia di Graz (TU Graz) e del Vellore Institute of Technology (VIT) in India sta lavorando allo sviluppo di imitazioni cutanee che imitano la struttura nativa dei tessuti a tre strati e la biomeccanica della pelle umana. Tali imitazioni possono essere prodotte utilizzando la stampa 3D e consistono in formulazioni di idrogel che sono stampate insieme a cellule viventi.

Idrogel in cui le cellule della pelle sopravvivono e crescono

“Gli idrogel per la nostra imitazione cutanea dalla stampante 3D devono soddisfare una serie di requisiti”, afferma Karin Stana Kleinschek dell’Institute of Chemistry and Technology of Biobased Systems. “Gli idrogel devono essere in grado di interagire con le cellule della pelle vivente. Queste cellule non devono solo sopravvivere, ma devono anche essere in grado di crescere e moltiplicare.” Il punto di partenza per strutture stabili e stampali per 3D sono formulazioni di idrogel sviluppate a TU Graz. Gli idrogel sono caratterizzati dal loro contenuto ad alta acqua, che crea condizioni ideali per l’integrazione e la crescita delle cellule. Tuttavia, il contenuto ad alta acqua richiede anche metodi per la stabilizzazione meccanica e chimica delle stampe 3D.

Tu Graz sta lavorando intensamente su metodi di reticolazione per la stabilizzazione. Idealmente, seguendo l’esempio della natura, la reticolazione si svolge in condizioni molto lievi e senza l’uso di sostanze chimiche citotossiche. Dopo una corretta stabilizzazione, i partner di cooperazione in India testano la resistenza e la tossicità delle stampe 3D nella coltura cellulare. Solo quando le cellule della pelle nell’idrogel sopravvivono nella coltura cellulare per due o tre settimane e sviluppiamo il tessuto cutaneo possiamo parlare di un’imitazione cutanea. Questa imitazione cutanea può quindi essere utilizzata per ulteriori test cellulari sui cosmetici.

Test di successo

I primi test di idrogel stampati in 3D nella coltura cellulare hanno avuto molto successo. I materiali reticolati sono non citotossici e meccanicamente stabili. “Nel passaggio successivo, i modelli stampati in 3D (imitazioni cutanei) saranno utilizzati per testare le nanoparticelle”, afferma Karin Stana Kleinschek. “Questo è un successo per la ricerca complementare di Tu Graz e VIT. I nostri molti anni di competenza nel campo della ricerca materiale per le imitazioni tissutali e le competenze di VIT nella biologia molecolare e cellulare si sono completati perfettamente. Ora stiamo lavorando insieme per ottimizzare ulteriormente le formulazioni di idrogel e convalidare la loro utilizzo come sostituto di esperimenti su animali.”