Nuovo metodo di stampa 3D di bioinks a bassa viscosità

tecnologia che nell’ambito di quella branca della scienza e tecnologia nota come ingegneria tissutale (TE) si sta imponendo in misura crescente grazie alla potenzialità che offre di replicare la complessità isto-morfologica dei tessuti umani. Il bioprinting rappresenta l’aspetto più moderno delle tecnologie di prototipazione rapida (RP) applicate al TE. Il RP in generale prevede la progettazione dell’oggetto da replicare al computer utilizzando software dedicati e la generazione di un file di istruzioni che viene tradotto nell’oggetto reale attraverso la macchina di prototipazione, strato dopo strato. Lo sviluppo di questa tecnologia sta attualmente seguendo due direttrici strettamente correlate tra di loro: lo sviluppo di nuove tecniche di deposizione che consentano la stampa di nuovi bioink con elevata risoluzione; lo sviluppo di nuovi bioinks che forniscano un mezzo adeguato per l’adesione e proliferazione delle cellule incapsulate e ne promuovano la loro organizzazione tridimensionale minimizzando al tempo stesso gli effetti negativi del processo di stampa sulla sopravvivenza delle cellule. Molti bioinks sono stati formulati per i vari fenotipi cellulari, ma quelli che sono in uso corrente nella stampa 3D soffrono di bassa risoluzione e garantiscono solo un basso grado di sopravvivenza cellulare spesso a causa della loro elevata viscosità. Per ovviare a questi limiti, recentemente abbiamo sviluppato una nuova tecnologia di estrusione di bioinks caratterizzati da una bassa viscosità ed elevata bioattività. Il dispositivo di deposizione consiste nell’accoppiamento di un sistema microfluidico con un estrusore costituito da due aghi coassiali che consente la manipolazione spazio-temporale del bioink usato e la sua solidificazione sotto forma di un gel contestualmente alla sua deposizione. Il componente essenziale del bioink alla base di questa tecnica di deposizione è rappresentato dall’alginato la cui gelazione è indotta dalla presenza di ioni calcio. In particolare, il bioink contenente alginato, cellule ed altri biopolimeri viene estruso attraverso l’ago interno del sistema di agi coassiali mente la soluzione contenente ioni calcio attraverso quella esterno. Quando le due soluzioni si incontrano all’estremità del sistema di aghi coassiali il bioink gela istantaneamente permettendo la deposizione di una fibra di gel del diametro compreso tra i 150 e 300 mm contenente le cellule. Questa tecnologia è stata applicata con successo nella stampa di strutture simile ai vasi sanguigni, tessuto cartilagineo e muscolare liscio.