Un tessuto artificiale stampato in 3D? La bioscienza si avvicina sempre di più a tessuti artificiali stampati in 3D per aiutare a guarire le ossa e la cartilagine danneggiati da lesioni in ambito sportivo. Gli scienziati della Rice University e dell’Università del Maryland – si legge in una nota della Rice – hanno riportato il loro primo successo replicando le caratteristiche fisiche del tessuto osteocondrale; fondamentalmente, osso duro sotto uno strato comprimibile di cartilagine che appare come la superficie liscia alle estremità delle ossa lunghe.
Lesioni a queste ossa – spiegano i ricercatori – da piccole crepe a pezzi che si spezzano, possono essere dolorose e spesso fermano la carriera degli atleti. Le lesioni osteocondrali possono anche portare ad un’artrite disabilitante.
La natura a gradiente della cartilagine nell’osso e la sua porosità hanno reso difficile la riproduzione in laboratorio, ma gli scienziati della Rice guidati dal bioingegnere Antonios Mikos e dallo studente laureato Sean Bittner hanno utilizzato la stampa 3D per fabbricare ciò che credono che alla fine sarà un materiale adatto per l’impianto. I loro risultati sono riportati in Acta Biomaterialia.
“Gli atleti sono colpiti in modo sproporzionato da queste lesioni, ma possono colpire tutti”, ha detto Bittner, autore principale del giornale. “Penso che questo sarà un potente strumento per aiutare le persone con lesioni sportive comuni.”
La chiave – spiega la nota – è mimare il tessuto che si trasforma gradualmente dalla cartilagine (tessuto condrale) alla superficie all’osso (osteo) sottostante. Il laboratorio dei biomateriali alla Rice ha stampato un’impalcatura con miscele personalizzate di un polimero per il primo e una ceramica per quest’ultimo, con pori incastrati che avrebbe permesso alle cellule e ai vasi sanguigni del paziente di infiltrarsi nell’impianto, facendone eventualmente diventare parte del naturale ossa e cartilagine.
“Per la maggior parte, la composizione sarà la stessa da paziente a paziente”, ha detto Bittner. “C’è una porosità inclusa in modo che la vascolatura possa crescere dall’osso nativo. Non dobbiamo fabbricare i vasi sanguigni da soli.” Il futuro del progetto comprenderà come stampare un impianto osteocondrale che si adatta perfettamente al paziente e consente all’impianto poroso di crescere e lavorare con l’osso e la cartilagine.
Mikos ha spiegato che ”la collaborazione è un grande successo per il Center for Engineering Complex Tissues (CECT), un centro nazionale di salute del Maryland, Rice e la Wake Forest School of Medicine che sviluppano strumenti di bioprinting per rispondere a domande scientifiche di base e tradurre nuove conoscenze in pratica clinica.
Co-autori del lavoro sono lo studente laureato alla Rice, Brandon Smith, il ricercatore postdoctoral Luis Diaz-Gomez, il laureato Carrigan Hudgins, Anthony Melchiorri, direttore associato del Biomaterials Lab, e David Scott, il professore di statistica Noah Harding; John Fisher, direttore CECT & Fischell Family Distinguished Professor e presidente del Dipartimento di Bioingegneria Fischell dell’Università del Maryland. Mikos, professore di bioingegneria ”Louis Calder” e professore di ingegneria chimica e biomolecolare, di chimica e di scienze dei materiali e di nanoingegneria. Il National Institutes of Health e l’Organizzazione per lo Sviluppo RegenMed hanno supportato la ricerca.
Photo © Jeff Fitlow/Rice University