Un team internazionale di scienziati ha scoperto un nuovo materiale che può essere stampato in 3D per creare strutture vascolari simili a tessuti.
In un nuovo studio pubblicato su Nature Communications, condotto dal professor Alvaro Mata presso l’Università di Nottingham e la Queen Mary University di Londra, i ricercatori hanno sviluppato un modo per stampare in 3D ossido di grafene con una proteina che può organizzarsi in strutture tubulari che replicano alcune proprietà del sistema vascolare fazzoletto di carta.
Il professor Mata ha dichiarato: “Questo lavoro offre opportunità di biofabbricazione consentendo la bioprinting 3D top-down simulatosa e l’autoassemblaggio bottom-up di componenti sintetici e biologici in modo ordinato dalla nanoscala. Qui, stiamo biofabricando su scala micro-capillare strutture fluide compatibili con le cellule, presentano proprietà fisiologicamente rilevanti e hanno la capacità di resistere al flusso, il che potrebbe consentire la ricreazione della vascolarizzazione in laboratorio e avere implicazioni nello sviluppo di farmaci più sicuri ed efficienti, il che significa che i trattamenti potrebbero potenzialmente raggiungere i pazienti molto più rapidamente. “
Materiale con proprietà notevoli
L’autoassemblaggio è il processo mediante il quale più componenti possono organizzarsi in strutture più grandi e ben definite. I sistemi biologici si basano su questo processo per assemblare in modo controllato blocchi molecolari in materiali complessi e funzionali che presentano notevoli proprietà come la capacità di crescere, replicarsi ed eseguire funzioni robuste.
Immagine al microscopio elettronico a scansione raffigurante cellule endoteliali che crescono sulla superficie delle strutture tubolari stampate
Il nuovo biomateriale è costituito dall’autoassemblaggio di una proteina con ossido di grafene. Il meccanismo di assemblaggio consente alle regioni flessibili (disordinate) della proteina di ordinare e conformarsi all’ossido di grafene, generando una forte interazione tra di loro. Controllando il modo in cui i due componenti vengono miscelati, è possibile guidare il loro assemblaggio su scale di dimensioni multiple in presenza di celle e in strutture robuste complesse.
Il materiale può quindi essere utilizzato come bioink per la stampa 3D per stampare strutture con geometrie complesse e risoluzioni fino a 10 mm. Il team di ricerca ha dimostrato la capacità di costruire strutture simili a quelle vascolari in presenza di cellule e esibendo proprietà chimiche e meccaniche biologicamente rilevanti.
La dott.ssa Yuanhao Wu è la principale ricercatrice del progetto, ha dichiarato: “C’è un grande interesse nello sviluppo di materiali e processi di fabbricazione che emulino quelli della natura. Tuttavia, la capacità di costruire materiali e dispositivi funzionali robusti attraverso l’autoassemblaggio di Fino ad ora i componenti molecolari sono stati limitati. Questa ricerca introduce un nuovo metodo per integrare le proteine con l’ossido di grafene mediante autoassemblaggio in un modo che può essere facilmente integrato con la produzione additiva per fabbricare facilmente dispositivi biofluidici che ci consentono di replicare parti chiave dei tessuti umani e organi in laboratorio “.
Articolo 3D printing progress