Gli organi tridimensionali non sono ancora stati trapiantati nell’uomo, ma la tecnologia di bioprinting sta migliorando ogni giorno: orecchie, muscoli, ossa del cranio, vasi sanguigni, pelle, trachea, tessuto cardiaco, tessuto renale, strutture cartilaginee hanno già stato creato. Solo un paio di decenni fa, la tecnologia di bioprinting sembrava uscita dalla fantascienza.

I maggiori progressi sono stati fatti nella stampa di organi cavi come la vescica. La creazione di organi di tessuto parenchimale e solido è un compito più difficile, ma anche in questo settore ci sono successi. Ad esempio, gli scienziati sanno già come stampare il tessuto renale che può essere utilizzato per la ricerca clinica sui farmaci.

Come funziona una stampante

Circa lo stesso principio di una stampante 3D convenzionale, ma invece di polimeri multicolori, utilizza diversi tipi di cellule viventi. Il materiale per la stampa sono palline di forma irregolare costituite da cellule viventi – sferoidi. Per evitare che aderiscano all’interno della stampante, ogni sferoide è circondato da un guscio speciale che si dissolve in un determinato momento.

Per stampare qualsiasi organo o parte di esso, gli scienziati hanno bisogno di un modello computerizzato tridimensionale. È abbastanza facile ottenerlo: i tomografi CT e MRI consentono di scansionare il corpo umano e creare un modello tridimensionale di qualsiasi struttura anatomica. Per creare un organo artificiale vengono utilizzate cellule speciali, le cosiddette cellule staminali pluripotenti, che possono essere trasformate in cellule specializzate di vari organi.

Difficoltà per gli scienziati

Un organo a tutti gli effetti non è una protesi di plastica e non è una figurina tridimensionale. Ha una struttura interna complessa. Le cellule di diverso tipo all’interno devono essere posizionate in un certo modo, circondate da terminazioni nervose, arterie, vene ed è necessaria una struttura di tessuto connettivo. Inoltre, molti organi (fegato e pancreas, per esempio) hanno un sistema di condotti. Ci sono ancora problemi con la costruzione di una rete vascolare completa per tali organi.

Naturalmente, nessun tessuto vivente può esistere a lungo senza ossigeno e sostanze nutritive. Pertanto, il bioprinting deve essere abbastanza veloce da prevenire la fame di ossigeno cellulare. E l’organo finito deve essere posto in uno speciale mezzo nutritivo fino a quando non è completamente “maturato”. Se la struttura è abbastanza spessa, l’ossigeno e le sostanze nutritive devono in qualche modo essere portate alle cellule che si trovano nello spessore del tessuto. Gli organi stampati su una stampante 3D non possono essere “preservati” e conservati per molti anni, di solito vivono per diversi giorni.

In quale altro modo le tecnologie 3D vengono utilizzate in medicina

Abbiamo imparato a stampare tablet su una stampante 3D. Nell’agosto 2015, la Food and Drug Administration (FDA) statunitense ha approvato SPRITAM (levetiracetam), un farmaco per l’epilessia stampato in 3D. Queste compresse si dissolvono quasi istantaneamente in acqua, il che è molto conveniente per molti pazienti. La società dietro il farmaco, Aprecia Pharmaceuticals, apparentemente non si fermerà qui.

Inoltre, i tessuti stampati possono aiutare le aziende farmaceutiche. Possono testare nuovi farmaci. Ad esempio, gli scienziati ripongono le loro speranze sul tessuto renale biostampato.

Un altro esempio. La broncoscopia è una procedura complessa durante la quale il medico inserisce uno strumento speciale nei bronchi del paziente: un tubo flessibile con una luce e una videocamera all’estremità. Prima di fare una tale manipolazione con persone viventi, il medico deve “mettere le mani” sui modelli. Senza abilità, puoi perforare il muro del bronco e causare sanguinamento, quindi è importante che il modello di allenamento dell’albero bronchiale sia il più realistico possibile. Nel 2015, gli scienziati del Massachusetts hanno scoperto che i modelli in nylon flessibile stampati in 3D sono la soluzione migliore. Aiutano i medici a sviluppare bene le competenze e sono più economiche di altre soluzioni.