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Nuova tecnica di bio-stampa per realizzare impianti di cartilagine artificiale

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I ricercatori dell'Università di Alberta hanno sviluppato un metodo per stampare in 3D materiali simili alla cartilagine consistenti in un idrogel di collagene contenente condrociti umani. Le strutture stampate imitano la cartilagine nasale umana in termini di caratteristiche meccaniche, molecolari e istologiche. I ricercatori sperano che la tecnologia possa portare a impianti di cartilagine personalizzati per i pazienti con cancro della pelle che hanno difetti di cartilagine nasale dopo l'intervento chirurgico per rimuovere i loro tumori.

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Il naso è un sito comune per il cancro della pelle, e in molti di questi pazienti, la rimozione delle lesioni cancerose risulterà in difetti di cartilagine. Attualmente, i chirurghi rimuovono la cartilagine da una costola e la impiantano nel naso nel tentativo di correggere tali difetti, ma questo approccio ha svantaggi significativi.

"Quando i chirurghi ristrutturano il naso, esso è dritto. Ma quando si adatta al suo nuovo ambiente, passa attraverso un periodo di rimodellamento in cui si deforma, quasi come la curvatura della costola", ha detto Adetola Adesida, un ricercatore coinvolto nello studio. "Visivamente sul viso, questo è un problema. L'altro problema è che si sta aprendo il comparto costale, che protegge i polmoni, solo per ristrutturare il naso. È una posizione anatomica molto vitale. Il paziente potrebbe avere un polmone collassato e ha un rischio molto più alto di morire"

Questo nuovo approccio evita queste limitazioni e comporta la raccolta di una piccola quantità di cartilagine dal naso per estrarre i condrociti che risiedono all'interno. Questi sono poi mescolati con un idrogel di collagene e stampato in 3D in una forma personalizzata che è specificamente progettato per riempire i difetti di cartilagine di quel paziente.

"Questo è a vantaggio del paziente. Possono andare sul tavolo operatorio, avere una piccola biopsia presa dal loro naso in circa 30 minuti, e da lì possiamo costruire diverse forme di cartilagine appositamente per loro", ha detto Adesida. "Possiamo anche mettere in banca le cellule e usarle in seguito per costruire tutto il necessario per l'intervento. Questo è ciò che questa tecnologia permette di fare"

Le strutture stampate vengono poi coltivate per un periodo di quattro settimane per consentire loro di maturare, prima che possano essere impiantate. "Ci vuole una vita per fare la cartilagine in un individuo, mentre questo metodo richiede circa quattro settimane. Quindi ci si aspetta ancora che ci sia un certo grado di maturazione che deve attraversare, soprattutto quando viene impiantata nel corpo. Ma funzionalmente è in grado di fare le cose che fa la cartilagine", ha detto Adesida.

I ricercatori stanno progettando di testare gli impianti in modelli animali e se questo ha successo sperano di procedere a una sperimentazione clinica. Si spera che una versione di questa tecnologia possa anche portare a materiali più forti simili alla cartilagine che possono essere impiantati all'interno delle articolazioni per sostituire la cartilagine naturale ferita o consumata.

Sotto c'è un video del nuovo materiale stampato in 3D.