Pelle artificiale e organi funzionanti in additive manufacturing
30/07/2020
3D printing biomedicale

Una frontiera delle tecnologie additive nel campo biomedicale è la stampa 3D di tessuti e organi viventi, grazie a uno speciale processo chiamato bioprinting. Ricercatori della Università della California a Berkeley hanno in particolare sviluppato uno speciale procedimento che velocizza il processo di stampa, superando i problemi connessi al deperimento dei tessuti.

Cellule viventi e organi funzionanti richiedono infatti particolari condizioni chimiche e di temperatura per la loro sopravvivenza, cominciando a deteriorarsi nei lunghi tempi richiesti dalla stampa 3D. I ricercatori di Berkeley hanno quindi messo a punto una tecnica di bioprinting che impiega diverse stampanti 3D che in parallelo e simultaneamente stampano strati bidimensionali di tessuto, per poi essere sovrapposti creando strutture 3D.

La conservazione è quindi un altro ostacolo, che è stato superato grazie a un processo di congelamento dei singoli strati di tessuto. Al termine del processo di stampa in parallelo dei singoli strati, un braccio robotico provvede al loro prelievo e trasporto verso un’altra stazione, dove prima di essere sovrapposti nella struttura 3D vengono immersi in un bagno criogenico. Il congelamento per singolo strato consente anche un miglior controllo del livello di congelamento.

La stampa 3D di tessuti è un procedimento allo studio già in diversi team di lavoro di ingegneri biomedicali, sfruttando inchiostri biologici. Di recente, un gruppo di studio al Rensselear Polytechnic Institute ha collaborato con la Scuola di medicina di Yale per sviluppare una tecnica capace di stampare in 3D lembi di pelle dotati di vasi sanguigni. Ciò consente infatti alla pelle artificiale innestata di integrarsi con la rete sanguigna del paziente, accelerando la guarigione di ferite e ulcerazioni instaurando lo scambio di sangue con i vasi esistenti. Per far sì che la pelle artificiale si connetta e inizi a comunicare con la rete vascolare, la tecnica impiega cellule del paziente aggiungendo elementi chiave quali cellule umane endoteliali, che si trovano all’interno dei vasi sanguigni, e periciti, speciali cellule, che rivestono le cellule endoteliali. Il tutto unito a collagene animale e altre strutture cellulari solitamente presenti negli innesti di pelle.

La tecnica per la produzione additiva mediante stratificazione e criogenia di tessuti e organi completi ha quindi grandi potenzialità di impiego non solo nel trattamento di ferite o ustioni e, in prospettiva, per i trapianti di organo. Un altro campo di impiego è la produzione di cibi congelati su scala industriale, grazie alla capacità controllare in maniera meticolosa la misura e l’omogeneità dei cristalli nel processo di congelamento, fattore essenziale per garantire e migliorare la qualità dei cibi surgelati.

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