L’inchiostro aiuta le cellule del muscolo cardiaco stampate in 3D ad allinearsi in modo che possano contrarsi insieme.
Nell’ultimo decennio, i progressi in Stampa 3D hanno aperto nuove possibilità ai bioingegneri per costruire tessuti e strutture cardiache.
I loro obiettivi includono creare meglio in vitro piattaforme per scoprire nuove terapie per le malattie cardiache – la principale causa di morte negli Stati Uniti, responsabile di circa un decesso su cinque a livello nazionale – e utilizzare tessuti cardiaci stampati in 3D per valutare quali trattamenti potrebbero funzionare meglio nei singoli pazienti.
Gli scienziati hanno sviluppato un inchiostro idrogel che consente la stampa 3D di un ventricolo cardiaco funzionale. Credito immagine: OpenStax College tramite NSF
Un obiettivo più distante è quello di fabbricare tessuti impiantabili che possano guarire o sostituire strutture difettose o malate all’interno del cuore di un paziente.
In un Fondazione nazionale per la scienza degli Stati Uniti-articolo supportato pubblicato in Materiali naturaliricercatori della Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences ( MARI) riportano lo sviluppo di un nuovo inchiostro idrogel infuso con fibre di gelatina che consente la stampa 3D di un ventricolo cardiaco funzionale.
Hanno scoperto che l’inchiostro gel con fibre infuse (FIG) consente alle cellule del muscolo cardiaco stampate a forma di ventricolo di allinearsi e battere in coordinazione come una camera cardiaca umana.
“Le persone hanno cercato di replicare le strutture e le funzioni degli organi per testare la sicurezza e l’efficacia dei farmaci come un modo per prevedere cosa potrebbe accadere in ambito clinico”, afferma Suji Choi, ricercatore associato presso la SEAS e primo autore dell’articolo.
Cuore – interpretazione artistica. Credito immagine: Designecologist tramite Unsplash, licenza gratuita
Ma fino ad ora, le sole tecniche di stampa 3D non sono state in grado di ottenere un allineamento fisiologicamente rilevante dei cardiomiociti, le cellule responsabili della trasmissione dei segnali elettrici in modo coordinato per contrarre il muscolo cardiaco.
“Abbiamo avviato questo progetto per affrontare alcune delle inadeguatezze nella stampa 3D dei tessuti biologici”, afferma Kevin “Kit” Parker, capo del Disease Biophysical Group presso SEAS e autore senior dell’articolo.
L’innovazione sta nell’aggiunta di fibre all’interno di un inchiostro stampabile.
“L’inchiostro FIG è in grado di fluire attraverso l’ugello di stampa ma, una volta stampata la struttura, mantiene la sua forma 3D”, afferma Choi. “Grazie a queste proprietà, ho scoperto che è possibile stampare una struttura simile a un ventricolo e altre forme 3D complesse senza utilizzare materiali di supporto o impalcature aggiuntivi.”
Mentre Choi stampava strutture 2D e 3D utilizzando l’inchiostro FIG, i cardiomiociti si allineavano in tandem con la direzione delle fibre all’interno dell’inchiostro. Controllando la direzione di stampa, Choi potrebbe quindi controllare come si allineerebbero le cellule del muscolo cardiaco.
Quando ha applicato la stimolazione elettrica a strutture stampate in 3D realizzate con inchiostro FIG, ha scoperto che innescava un’onda coordinata di contrazioni in allineamento con la direzione di quelle fibre. In una struttura a forma di ventricolo, “è stato molto emozionante vedere la camera effettivamente pompare in modo simile a come pompano i ventricoli cardiaci reali”, afferma Choi.
Fonte: NSF
Da un’altra testata giornalistica. news de www.technology.org
