Battiti muscolari cardiaci stampati in 3D

22 agosto 2023 Conn Hastings Cardiochirurgia, Cardiologia, Materiali, Medicina

I ricercatori della Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences hanno sviluppato una tecnica che consente loro di stampare in 3D un ventricolo cardiaco, che può quindi continuare a battere ritmicamente. La tecnologia potrebbe consentire ai ricercatori di creare modelli cardiaci per testare nuovi farmaci cardiaci e potrebbe persino aprire la strada a componenti cardiaci completamente impiantabili. Il metodo prevede l’utilizzo della filatura rotativa per creare piccole fibre che vengono poi infuse in un inchiostro idrogel stampabile. Quando stampato in 3D, questo inchiostro mantiene la sua struttura stampata e i cardiomiociti al suo interno si allineano lungo la direzione delle fibre incluse. Quando stimolata utilizzando l'elettricità, la struttura batte lungo l'orientamento delle fibre, offrendo ai ricercatori un ampio controllo sul suo comportamento. La tecnica potrebbe sbloccare modelli cardiaci più avanzati per i test antidroga e potrebbe anche consentire una medicina personalizzata per i pazienti cardiopatici.

La bioingegneria offre un enorme potenziale nella sostituzione dei tessuti malati, ma un utile vantaggio collaterale mentre progrediamo verso la capacità di ricapitolare accuratamente tali tessuti in laboratorio è la creazione di modelli avanzati in vitro per test farmacologici e medicina personalizzata. I pazienti cardiaci sono pronti a beneficiare di tali progressi con questa ultima tecnologia, che utilizza inchiostro gel infuso con fibre (FIG) come mezzo per la stampa 3D di componenti cardiaci.

"Le persone hanno cercato di replicare le strutture e le funzioni degli organi per testare la sicurezza e l'efficacia dei farmaci come un modo per prevedere cosa potrebbe accadere in ambito clinico", ha affermato Suji Choi, un ricercatore coinvolto nello studio. “Questo concetto è ampiamente applicabile: possiamo utilizzare la nostra tecnica di filatura delle fibre per produrre in modo affidabile fibre nelle lunghezze e nelle forme che desideriamo”.

L’approccio prevede innanzitutto l’utilizzo della filatura rotativa per creare sottili fibre di gelatina, che è in qualche modo simile al modo in cui viene creato lo zucchero filato. Un ricercatore post-dottorato coinvolto nel progetto, Luke MacQueen, ha avuto l’idea che l’infusione di tali fibre in un inchiostro idrogel stampabile potesse aiutarlo a mantenere la sua forma dopo la stampa.

“Quando Luke ha sviluppato questo concetto, l’idea era quella di ampliare la gamma di scale spaziali che potevano essere stampate con le stampanti 3D eliminando il fondo dai limiti inferiori, portandolo fino alla scala nanometrica”, ha affermato Kit Parker, un ricercatore coinvolto nello studio. “Il vantaggio di produrre le fibre con la filatura a getto rotante anziché con l’elettrofilatura è che possiamo utilizzare proteine ​​che altrimenti verrebbero degradate dai campi elettrici nell’elettrofilatura”.

Una volta stampati, i cardiomiociti all'interno del gel si allineano lungo le fibre e battono in quell'orientamento una volta stimolati utilizzando l'elettricità.

Studio sulla rivista Nature Materials: scaffold in gel infusi con fibre guidano l’allineamento dei cardiomiociti nei ventricoli stampati in 3D

Via: Harvard

Conn Hastings

Conn Hastings ha conseguito un dottorato di ricerca presso il Royal College of Surgeons in Irlanda per il suo lavoro nel campo della somministrazione di farmaci, studiando il potenziale degli idrogel iniettabili per fornire cellule, farmaci e nanoparticelle nel trattamento del cancro e delle malattie cardiovascolari. Dopo aver conseguito il dottorato di ricerca e completato un anno di ricerca post-dottorato, Conn ha intrapreso la carriera nell'editoria accademica, prima di diventare scrittore ed editore scientifico a tempo pieno, combinando la sua esperienza nel campo delle scienze biomediche con la sua passione per la comunicazione scritta.