Il tessuto cardiaco stampato in 3D creato con il retrofit di un braccio robotico batte per sei mesi
I ricercatori dell'Accademia cinese delle scienze sono riusciti a superare gli ostacoli che i tradizionali metodi di stampa 3D presentano prima di creare tessuto cardiaco finto adattando un braccio robotico per fare il bioprinting. Non solo il nuovo metodo di stampa 3D ha avuto successo nel fabbricare un organoide vascolare vitale, ma il tessuto cardiaco finto ha continuato a battere per sei mesi dopo essere stato stampato. Chiamato "Un sistema di bioprinting basato su robot multiasse che supporta la conservazione della funzione cellulare naturale e la fabbricazione di tessuto cardiaco", il documento elenca diversi vantaggi di questo metodo nell'abstract
Nonostante i recenti progressi nell'ingegneria degli organi e dei tessuti artificiali, come generare organi complessi di grandi dimensioni vitali e funzionali rimane ancora una grande sfida per la medicina rigenerativa. Il bioprinting tridimensionale ha dimostrato i suoi vantaggi come uno dei metodi principali nella fabbricazione di tessuti semplici, ma deve ancora affrontare difficoltà per generare vasculazioni e preservare le funzioni cellulari nella produzione di organi complessi. Qui, abbiamo superato le limitazioni dei sistemi convenzionali di bioprinting convertendo un braccio robotico a sei gradi di libertà in una bioprinter, quindi consente la stampa di cellule su impalcature vascolari 3D di forma complessa da tutte le direzioni. Abbiamo anche sviluppato un metodo di stampa cellulare basato sul bagno d'olio per preservare meglio le funzioni naturali delle cellule dopo la stampa. Insieme con un bioreattore auto-progettato e una strategia di stampa e coltura ripetuta, il nostro sistema di bioprinting è in grado di generare tessuti cardiaci vascolarizzati, contrattabili e sopravvissuti a lungo termine. Tale strategia di bioprinting imita il processo di sviluppo dell'organo in vivo e presenta una soluzione promettente per la fabbricazione in vitro di organi complessi
I tipici metodi di stampa tridimensionale a strati non sono adatti alla creazione di reti vascolari complesse, poiché l'impilamento spesso danneggia le cellule, mentre i biomateriali che le incollano impediscono il funzionamento come tessuto d'organo. Ecco perché i ricercatori hanno programmato un braccio robotico con sei giunti rotanti per iniettare cellule con pochi danni su un'impalcatura da tutti i lati, creando falsi vasi sanguigni fino ai capillari appena formati. Non solo, ma usando due di questi bracci robotici per depositare simultaneamente diversi tipi di cellule come i cardiomiociti sull'impalcatura, sono riusciti a bioprintare "tessuti cardiaci vascolarizzati e contrattabili, che hanno mantenuto vivi e pulsanti per oltre 6 mesi"
Applicando questa strategia di stampa e differenziazione, abbiamo fabbricato un pezzo di tessuto cardiaco vascolarizzato (2 cm di lunghezza, 200-500 μm di spessore e ∼1,256 cm2 di superficie totale) sull'impalcatura tubolare, che ha mantenuto la contrazione per almeno 6 mesi. Abbiamo effettuato analisi istologiche del tessuto cardiaco al giorno 30 e al giorno 180 PD, e non abbiamo trovato danni evidenti al tessuto in entrambi i punti temporali. Inoltre, i cardiomiociti erano striati con linee Z ben organizzate, suggerendo che il tessuto cardiaco fabbricato aveva sviluppato e mantenuto intatte le strutture miofibrillari, che è la base fisiologica per la contrazione del cuore
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