E se i medici potessero stampare un rene dalle cellule di un paziente senza dover trovare un organo donatore corrispondente e preoccuparsi di essere respinti dal corpo del paziente?
Con l'aiuto della biostampa 3D, ciò potrebbe essere realizzato entro un decennio, afferma la professoressa Jennifer Lewis del Weiss Institute for Bioengineering di Harvard. Secondo lo studio, la biostampa di organi è l'uso della tecnologia di stampa 3D per assemblare più tipi di cellule, fattori di crescita e biomateriali strato per strato per creare organi artificiali che imitano perfettamente gli organi naturali. Questa medicina rigenerativa è in fase di ricerca e sviluppo e la forza trainante dietro di essa è "il vero bisogno umano".
Dattesa disperata
Circa 1 milione di persone nel mondo hanno bisogno di reni. Raggiungono l'insufficienza renale allo stadio terminale e devono essere sottoposti a dialisi. La dialisi impone un pesante carico al corpo e ogni anno che passa il rischio di morte dei pazienti aumenta in modo significativo. Quindi la spinta ad affrontare la grande sfida della stampa 3D di organi è davvero grande.
Minchiostro magico
Per avviare il processo di bioprinting degli organi, i medici di solito iniziano con le cellule del paziente. Eseguono una piccola biopsia con ago di un organo, o eseguono un intervento chirurgico minimamente invasivo, per rimuovere un piccolo pezzo di tessuto "meno della metà delle dimensioni di un francobollo". Utilizzando questo tessuto rimosso, le cellule possono essere smontate e coltivate in vitro.
La coltivazione avviene in incubatori sterili o bioreattori, recipienti pressurizzati di acciaio inossidabile che aiutano le cellule a ricevere abbastanza nutrienti. I medici somministrano loro sostanze nutritive (medie) ogni 24 ore perché le cellule hanno un proprio metabolismo. Diversi tipi di cellule richiedono diversi nutrienti. Quindi lo mescoliamo con il gel, che è come la colla. Ogni organo del tuo corpo è fatto di cellule e della colla che le tiene insieme.
Colla è il soprannome di bio-inchiostro, una miscela stampabile di cellule viventi, molecole ricche di acqua chiamate idrogel, mezzo di coltura e fattori di crescita che aiutano le cellule a continuare a proliferare e differenziarsi. L'idrogel imita la matrice extracellulare del corpo: contiene sostanze come proteine, collagene e acido ialuronico.
I biomateriali comunemente usati devono essere non tossici, biodegradabili e biocompatibili per evitare risposte immunitarie avverse. Il collagene e la gelatina sono i due biomateriali più comunemente usati durante la biostampa di tessuti o organi.
Assisti al momento del miracolo
I medici inseriscono ogni bio-inchiostro -- il tipo di inchiostro a seconda di quanti tipi di cellule vogliono stampare -- in una cartuccia di stampa, "estrudendo il bio-inchiostro attraverso una testina di stampa e un ugello, costruendo il materiale strato dopo strato."
Dopo che l'organo biostampato è stato impiantato nel paziente, si degraderà naturalmente nel tempo, la colla si dissolverà e la cellula sentirà che il "ponte" sta crollando; la cellula sentirà che le sue fondamenta non sono più solide. Quindi le cellule creeranno i propri ponti e creeranno le proprie colle nel tuo corpo.