Possiamo già salvare delle vite umane con organi stampati in 3D?

Con istruzioni dettagliate, le stampanti 3D possono creare qualsiasi oggetto. Allora perché non creare organi e ovviare alla carenza di donazioni? Alcune persone aspettano tutta la vita per un trapianto di organi. Altre hanno la fortuna di ricevere un cuore, un polmone o un altro organo vitale donato. Negli ultimi anni, la stampa 3D ha permesso di creare e replicare qualsiasi cosa, dai giocattoli per bambini alle protesi. Allora perché non stampare organi per le persone che ne hanno bisogno? Secondo un recente lavoro della Singapore University of Technology & Design (SUTD), esistono diversi ostacoli alla stampa di organi funzionali in 3D, anche se la tecnica si è evoluta notevolmente ultimamente.

Uno studio pubblicato sulla rivista accademica Progress in Polymer Science spiega che sebbene la bioprinting 3D sia ancora agli inizi, i notevoli progressi compiuti negli ultimi anni dimostrano che un giorno sarà possibile utilizzare organi funzionali cresciuti in laboratorio. Il prof. Chua Chee Kai, principale autore del lavoro e ricercatore presso la SUDT spiega che per stampare in 3D i tessuti viventi si possono utilizzare tre metodi.

Il primo, la stampa a getto d’inchiostro che prevede l’assemblaggio di cellule e goccioline di biomateriale; il secondo, l’estrusione, potrebbe essere paragonato alla spremitura del dentifricio da un tubetto; il terzo, il bioprinting che è basato sulla luce, prevede la solidificazione di un biomateriale con la luce ultravioletta. Riprodurre tessuti viventi è possibile. Usarli non lo è ancora. «Per superare i confini della medicina, dobbiamo superare le sfide tecniche della creazione del tessuto, dei bioinchiostri specifici e dell’ottimizzazione del processo di polimerizzazione del tessuto. Questo avrà un impatto enorme sulla vita dei pazienti, molti dei quali potrebbero dipendere dal futuro della bioprinting 3D», conclude il prof Chua Chee Kai.

Organi non funzionanti

Nell’aprile 2019, un gruppo israeliano di ricerca è riuscito a stampare per la prima volta un cuore in 3D. Era un modello in miniatura, grande come una ciliegia. Questo prototipo è creato sulla base del collagene, un tessuto presente in tutte le cellule del corpo umano, compresi i vasi, i ventricoli e le camere, come in un organo classico. Tuttavia, non era in grado di pompare il sangue, la funzione principale del cuore. Ogni cellula del cuore in miniatura aveva la capacità di contrarsi, ma al momento era impossibile che lo facessero tutte contemporaneamente, come fa naturalmente un cuore vivo.

Tuttavia, è già possibile stampare tessuti biologici, come la pelle. A metà 2022, l’Hôpital de la Conception di Marsiglia avvierà test clinici su dodici pazienti, per operarli con un innesto di pelle. Un tessuto ricreato con una stampante 3D. Questa stampante 3D proviene dall’azienda Poietis, fondata nel 2014 a Pessac, città di poco più di 63.000 abitanti nel sud-ovest di Bordeaux. Il suo co-fondatore, Fabien Guillemot, lavora a questa iniziativa dal 2005. All’epoca era un ricercatore dell’Inserm di Bordeaux. Era stato assunto per sviluppare il bioprinting. All’epoca, la sfida era trovare una macchina in grado di stampare tessuti impiantabili. L’Hôpital de la Conception di Marsiglia è uno degli unici in Francia a disporre dei locali e del know-how necessari per fare questi trapianti. Mentre gli studi clinici sono in corso a Marsiglia, con un follow-up minimo di sei mesi dei dodici pazienti, altri progetti saranno avviati presso Poietis. Ad esempio, la ricerca sulla cartilagine che sarà condotta su scala europea, e anche i trattamenti per le malattie degenerative.

Come si fa un trapianto di pelle?

Esistono diverse opzioni per ricostruire la pelle. La soluzione più comune consiste nel prelevare la pelle del paziente da un’altra parte sana del corpo. La pelle può essere prodotta mediante coltura cellulare dell’epidermide. Tuttavia, la cicatrice sarà meno solida perché manca il derma. La riproduzione della pelle in laboratorio con questa tecnica non è sempre efficace.

È qui che entra in gioco la bioprinting 3D come alternativa

Risolve molti problemi per ricostruire una pelle totale. Viene rimossa una piccola parte di pelle, si moltiplicano le cellule, facendole proliferare. Le cellule vengono inserite nella stampante, che creerà strati successivi per ottenere una pelle quasi identica all’originale. Possiamo così ottenere 40 cm² di tessuto, per coprire una ferita di grandi dimensioni.

Giovedì 2 giugno 2022 un’équipe medica americana ha annunciato di aver trapiantato per la prima volta un orecchio umano creato a partire dalle cellule del paziente in cura e utilizzando una stampante 3D. A creare l’orecchio stampato in 3D, che poi i medici hanno trapiantato, è stata 3DBio Therapeutics, una società di biotecnologie nel Queens. L’obiettivo è aiutare le persone che soffrono di una rara malformazione dell’orecchio esterno, nota come microtia che colpisce ogni anno circa 1.500 bambini negli Stati Uniti. Se non hanno altri problemi di salute, questi bambini possono vivere normalmente. Per eseguire questo trapianto, viene realizzata un’impronta in 3D dell’orecchio sano. Le cellule cartilaginee dell’orecchio vengono raccolte e coltivate al fine di ottenerne una quantità sufficiente. Vengono infine miscelati con idrogel di collagene per poi essere stampati

Il futuro della stampa di organi 3D

Gli studi sul futuro della stampa di organi 3D mirano a sviluppare una medicina in cui i medici possano personalizzare i trattamenti in base alle esigenze personali di ciascun paziente. Questa pratica molto positiva genera purtroppo costi elevati. Inoltre, pesa sulla bilancia il fatto che non è possibile testare il trapianto di organi stampati in 3D prima di eseguirlo.

In futuro, ci si aspetta che il mercato globale del bioprinting raggiunga i 4,1 miliardi di dollari entro il 202z6, con un aumento dei materiali da utilizzare.

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