Biostampa 3D: Modelli altamente realistici di cuori umani

Un team della Carnegie Mellon University negli Stati Uniti è riuscito a stampare un modello 3D di un cuore umano che sembra e sembra un vero e proprio tessuto cardiaco, utilizzando un materiale derivato dalle alghe marine.

A breve termine, la tecnica Freeform Reversible Embedding of Suspended Hydrogels (FRESH) mira a creare organi di replica per consentire ai cardiochirurghi di visualizzare e pianificare procedure complicate con più precisione che mai. Adam W. Feinberg, professore di Ingegneria Biomedica e Scienza dei Materiali e Ingegneria dell'Università, ha detto:

"Un giorno, la speranza è che possa essere adatto per la creazione di parti del corpo replica per il trapianto. Il nostro obiettivo a lungo termine è quello di poter eseguire una biostampa 3D FRESCA di un cuore per il trapianto, ma questo è lontano decenni"

Ha aggiunto:

"Tuttavia, speriamo di poter stampare FRESCHE parti del cuore, come valvole e sezioni del ventricolo, molto prima e di avere un grande impatto in questo modo nel giro di pochi anni"

Tessuto simile alla vita

Il team lavora da quasi 10 anni alla biostampa 3D, con l'obiettivo di poter stampare tessuti e organi per riparare il corpo umano in seguito a lesioni o malattie. La tecnologia di stampa FRESH è stata sviluppata per risolvere il problema della stampa 3D di materiali e cellule morbide. Il professor Feinberg ha detto:

"Negli ultimi cinque anni, gli ospedali hanno notevolmente ampliato l'uso di modelli di organi stampati in 3D per l'educazione dei pazienti, la formazione chirurgica e la pianificazione chirurgica. Circa due anni fa ci siamo resi conto che la nostra tecnologia poteva avere un impatto molto più immediato creando modelli di tessuti e organi simili alla vita, che avrebbero migliorato il realismo rispetto a questi rigidi modelli in plastica"

Nel 2018 il team ha iniziato a lavorare alla stampa di un cuore a grandezza naturale. Mi ha spiegato:

"Questo ha richiesto la costruzione di nuove biostampanti 3D, perché questa è probabilmente la più grande impalcatura di idrogel biostampato mai creata, e ha richiesto un volume di costruzione più grande e un sacco di bioinchiostri. L'alginato che usiamo è un idrogel che è ampiamente utilizzato nel campo dei biomateriali e dell'ingegneria dei tessuti. È un ottimo materiale per la creazione di modelli, perché è relativamente poco costoso per un bioink, ma ha proprietà meccaniche simili a quelle dei tessuti"

Oltre il cuore

Tutti i modelli chirurgici hanno il vantaggio di aiutare a visualizzare e pianificare l'intervento. Hanno anche il vantaggio aggiuntivo di poter essere tagliati e suturati come un vero e proprio tessuto. Il team può attualmente realizzare un modello di tutto ciò per cui ha il file 3D, compresi i cuori dei neonati. Il Professor Feinberg ha detto:

"Attualmente usiamo immagini di risonanza magnetica del cuore umano, e possiamo usare anche immagini di risonanza magnetica di pazienti pediatrici. Ora stiamo lavorando con i chirurghi sui nostri modelli e utilizzeremo questo feedback per migliorarli. La fase successiva dello sviluppo è lavorare con i chirurghi per migliorare la sensibilità e le prestazioni del modello e per espandersi a tessuti e organi oltre il cuore"