CELLINK

1984. Un anno che segna per le scienze. Giganti della tecnologia come Apple e Dell lanciano nuovi personal computer. La biologia fa notizia con Steen Malte Willadsen che clona con successo una pecora con trasferimento nucleare. E Tetris. Anche l’anno in cui Charles Hull ha sviluppato il primo metodo di stereolitografia per stampare la resina strato per strato. Fu l’anno in cui nacque il bioprinting 3D.

Prime scoperte nel bioprinting

Negli anni 90, la stampa 3D cominciò a includere la stampa di materiali a base di idrogel. Nel 1996, il dottor Gabor Forgacs ha iniziato a sperimentare la crescita di cellule su uno scaffold spaziale, una struttura tridimensionale. Ed è stato al volgere del millennio, che la prima vescica artificiale del mondo è stata coltivata con successo e trapiantata in un bambino dal professor Anthony Atala e la sua squadra. L’organo sintetico è stato creato su una struttura di collagene e seminato con le cellule del tessuto vescicale del paziente. Il paziente è ancora vivo e sano.

Nel 2003, Thomas Boland ha modificato una stampante a getto d’inchiostro da ufficio per farle stampare biomateriale. E qualche anno dopo, nel 2009, lo stesso dottor Forgacs – che utilizzava impalcature spaziali per far crescere le cellule – ha aperto la strada creando una bio-stampante 3D in grado di stampare cellule viventi senza utilizzare una struttura. La bioprinter di Organovo ha sconvolto l’industria in quanto nuovi tipi di tessuti, come i vasi sanguigni, potevano essere stampati direttamente senza usare prima un’impalcatura cellulare. Questo ha portato a ulteriori scoperte di bioprinting nel campo dell’ingegneria dei tessuti, e la ricreazione di più materiali vivi come la pelle, la cartilagine, il fegato e i tessuti vascolari, così come le valvole cardiache.

Nuovi bioprinters che facilitano l’innovazione

Nel 2015, è stato il turno di CELLINK di scuotere l’industria con il suo innovativo bioink universale, il primo sul mercato ad essere commercializzato. Inoltre, CELLINK ha abbinato il suo stesso sconvolgimento con la sua prima bio-stampante di design accessibile e di alta qualità, INKREDIBLE. Un successo immediato, la bio-stampante commerciale a estrusione pneumatica ha anche aperto la strada a più tipi di bio-stampanti, utilizzando altre tecnologie di stampa 3D come la stampa basata sulla luce, la stereolitografia (SLA), la stampa laser e la stampa olografica.

Più recenti scoperte nel bioprinting continuano ad ampliare lo spettro delle applicazioni bioprinting. Le cornee bioprintate in 3D sono state coltivate con successo sulla base di cellule umane nel Regno Unito. Un cuore umano in piccola scala, composto da vasi sanguigni coronarici e camere come gli atri e i ventricoli, è stato coltivato da cellule umane in Israele. La Polonia è stata il luogo di nascita del primo pancreas bionico al mondo con vasi sanguigni. Mentre il tessuto bio-stampato non è un pancreas a grandezza naturale, contiene alcune delle sue funzionalità essendo interamente costituito da isole pancreatiche, che sono piccole strutture all’interno dell’organo stesso che producono insulina e glucagone. Questo è un grande progresso per la terapia per i diabetici, che non sono in grado di produrre la propria insulina e quindi attualmente si affidano alle iniezioni. Le isole pancreatiche stampate sono attualmente in fase di test sui maiali.

Bioprinting su chip e nello spazio

C’è anche qualcosa chiamato organ-on-a-chip (OOC). E sembra tanto strano quanto sembra. La tecnologia consiste in una piccola scheda con microfori che sono collegati da microscanalature o canali. In una descrizione più scientifica, è una coltura cellulare microfluidica 3D. La microfluidica è un campo in cui si studia il comportamento e la manipolazione dei fluidi su una scala molto piccola, tipicamente, da microlitri (10-6) a picolitri (10-12). Ogni piccolo pozzetto sulla piattaforma contiene cellule di tessuto. Pezzi di organi molto piccoli, come parte di un cuore, fegato, polmone, rene. I canali medi che li collegano sono riempiti di gel e portano le cellule. L’insieme ha lo scopo di imitare un sistema di organi, o un sistema vivente di base su cui possono essere testati i farmaci.

Passando a un territorio più inesplorato, gli scienziati stanno ora stampando organi anche nello spazio, nel mini-laboratorio mobile sulla Stazione Spaziale Internazionale. Perché così lontano? L’assenza di peso dello spazio presenta una condizione di cultura unica per la crescita di cellule umane in tre dimensioni. Sulla Terra, le strutture vengono stampate strato per strato. In microgravità, sia testate sulla Terra che nello spazio, le cellule hanno mostrato la capacità di crescere spazialmente in modo illimitato, per formare strutture complesse. Le cellule staminali umane vengono coltivate per differenziarsi in tessuto corporeo e cartilagineo, così come in altri tessuti d’organo. In un progetto di un mese sulla ISS, gli scienziati sperano anche di realizzare la stampa di organoidi, versioni in provetta di organi più piccoli e meno complessi.

La storia del bioprinting non è lineare. Il 1984 è stato l’inizio di un campo che è cresciuto e continuerà a divergere in diversi rami ad ogni domanda, ognuno con le sue promettenti e innovative applicazioni. L’ultima frontiera? Stampiamola e voliamo oltre.

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