Una nuova frontiera per l’ortopedia: ora è possibile stampare in 3D legamenti e tendini

Con lo svilupparsi della tecnologia di stampa 3D, ci stiamo abituando all’idea di creare oggetti come protesi dentarie, sculture, armi o persino cibo tramite una stampante 3D. Un team di ingegneri biomedici dell’Università dello Utah ha voluto andare oltre, e ha sviluppato una tecnica di stampa di cellule 3D per la riproduzione di tessuti umani quali tendini e legamenti. A fronte di un paziente con un legamento danneggiato o un disco fratturato, questa tecnica consentirà di “stampare” il tessuto da riprodurre e impiantarlo al posto di quello danneggiato, secondo quanto pubblicato nel Journal of Tissue Engineering, Part C: Methods.

“Questa tecnica consentirà ai pazienti di ricevere i nuovi tessuti da impiantare eliminando ricoveri aggiuntivi e, soprattutto, evitando l’innesto di tessuti provenienti da altre parti del proprio corpo, tecnica che porta sempre parecchi problemi” sostiene l’assistente di Ingegneria Biomedica dell’Università dello Utah, il professor Robby Bowles, co-autore dello studio assieme al Dr. David Ede, docente in Ingegneria Biomedica.

Questo metodo di stampa 3-D, che ha richiesto due anni di ricerca, consiste nel prelievo di cellule staminali dal grasso corporeo del paziente, che vengono poi stampate su uno strato di idrogel: il tendine o legamento così “stampato” viene poi posto in vitro, in apposita coltura, prima di essere impiantato. Ma è un processo estremamente complicato perché il tessuto connettivo è costituito da cellule diverse combinate secondo patterns complessi. Ad esempio, le cellule del tendine o del legamento che deve aderire ad un osso, devono essere progressivamente combinate con le cellule ossee, cosi da che le cellule acquiscano tale funzione.

“Questa tecnica consente di creare, in modo controllato, un modello e un’organizzazione di cellule come non era possibile con le tecnologie precedenti“, afferma Bowles, parlando del processo di stampa. “Ci permette di creare cellule specifiche da posizionare esattamente dove vogliamo.”
Per ottenere questi risultati, Bowles ed il tuo team hanno collaborato con l’azienda Carterra Inc., con sede a Salt Lake City, specializzata nella produzione di dispositivi microfluidici per la medicina.

I ricercatori hanno utilizzato una stampante 3-D Carterra, normalmente utilizzata per applicazioni di screening del cancro. Ma il team di Bowles ha sviluppato una speciale testina di stampa per la stampante, in grado di riprodurre cellule umane in modo controllato. Per dimostrare il concetto, il team ha stampato cellule geneticamente modificate che si illuminano di un colore fluorescente, in modo da visualizzare il prodotto finale.

Attualmente, il tessuto “di ricambio” per un paziente viene essere prelevato o dal corpo dello stesso paziente o, a volte, da un cadavere. Ma la qualità del tessuto non sempre è ottimale. I dischi vertebrali sono strutture complesse, con giunti ossei che devono essere esattamente ricreati, per un trapianto corretto. Questa tecnica di stampa 3D può risolvere questi problemi.

Bowles, specializzato nella ricerca muscolo-scheletrica, sostiene che al momento questa tecnologia è pensata per la creazione di legamenti, tendini e dischi della colonna vertebrale, ma “potrebbe essere utilizzata letteralmente per qualsiasi altro tipo di applicazione di ingegneria dei tessuti“. Quindi potrebbe essere applicata alla stampa 3D di interi organi, un’idea su cui i ricercatori lavorano da per anni.

Bowles sostiene inoltre che la tecnologia della testina di stampa potrebbe essere adattata a qualsiasi tipo di stampante 3D.

Fonti: University of UTAH

David Ede, Nikki Davidoff, Alejandro Blitch, Niloofar Farhang, Robby D. Bowles. Microfluidic Flow Cell Array for Controlled Cell Deposition in Engineered Musculoskeletal Tissues. Tissue Engineering Part C: Methods, 2018; 24 (9): 546 DOI: 10.1089/ten.TEC.2018.0184