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di redazionedi redazione22 aprile 20197min5030

Cuore umano stampato in 3d, i nuovi scenari della medicina rigenerativa | AZstarbene

"In questa fase, il nostro cuore 3D è piccolo, delle dimensioni del cuore di un coniglio", "Ma i cuori umani più grandi richiedono la stessa tecnologia."

Anche un cuore può essere stampato in 3D: gli scienziati dell’Università di Tel Aviv stampano il primo cuore 3D utilizzando i materiali biologici del paziente

Il cuore ingegnerizzato corrisponde completamente alle proprietà immunologiche, cellulari, biochimiche e anatomiche del paziente. Le loro scoperte sono state pubblicate il 15 aprile in uno studio sulla scienza avanzata .

Il cuore stampato in scala 3D, progettato dai materiali e dalle cellule del paziente. Scienza avanzata . © 2019 Gli autori.

Fino ad ora, gli scienziati della medicina rigenerativa – un campo posizionato all’incrocio tra biologia e tecnologia – hanno avuto successo nella stampa di tessuti semplici senza vasi sanguigni.

“Questa è la prima volta che qualcuno da qualche parte ha progettato e stampato con successo un intero cuore pieno di cellule, vasi sanguigni, ventricoli e camere”, dice il Prof. Tal Dvir della Scuola di Biologia e Biotecnologie Cellulari Molecolari del TAU, Dipartimento di Scienza e Ingegneria dei Materiali, Centro per Nanoscience e Nanotechnology e Sagol Center for Regenerative Biotechnology, che ha guidato la ricerca per lo studio.

Le malattie cardiache sono la principale causa di morte tra uomini e donne negli Stati Uniti. Il trapianto di cuore è attualmente l’unico trattamento disponibile per i pazienti con insufficienza cardiaca allo stadio terminale. Data la grave carenza di donatori di cuore, è urgente la necessità di sviluppare nuovi approcci per rigenerare il cuore malato.

“Questo cuore è costituito da cellule umane e materiali biologici specifici per il paziente e nel nostro processo questi materiali fungono da bioink, sostanze composte da zuccheri e proteine ​​che possono essere utilizzate per la stampa 3D di modelli di tessuti complessi”, dice il professor Dvir. “Le persone sono riuscite a stampare in 3D la struttura di un cuore nel passato, ma non con le cellule o con i vasi sanguigni.I nostri risultati dimostrano il potenziale del nostro approccio per la progettazione di sostituzione personalizzata di tessuti e organi in futuro.”

La ricerca per lo studio è stata condotta congiuntamente dal Prof. Dvir, dal Dr. Assaf Shapira della Faculty of Life Sciences di TAU e da Nadav Moor, uno studente di dottorato nel laboratorio del Prof. Dvir. “In questa fase, il nostro cuore 3D è piccolo, delle dimensioni del cuore di un coniglio”, spiega il Prof. Dvir. “Ma i cuori umani più grandi richiedono la stessa tecnologia.”

Il prototipo del cuore in 3d | la ricerca

Per la ricerca, è stata prelevata una biopsia di tessuto grasso dai pazienti. I materiali cellulari e cellulari del tessuto sono stati quindi separati. Mentre le cellule venivano riprogrammate per diventare cellule staminali pluripotenti, la matrice extracellulare (ECM), una rete tridimensionale di macromolecole extracellulari come il collagene e le glicoproteine, veniva trasformata in un idrogel personalizzato che serviva da “inchiostro” di stampa.

Dopo essere state miscelate con l’idrogel, le cellule sono state differenziate in modo efficiente dalle cellule cardiache o endoteliali per creare patch cardiache compatibili con il paziente, immuni-compatibili con i vasi sanguigni e, successivamente, un intero cuore.

Secondo il Prof. Dvir, l’uso di materiali specifici per paziente “nativo” è cruciale per la corretta ingegnerizzazione di tessuti e organi. “La biocompatibilità dei materiali ingegnerizzati è fondamentale per eliminare il rischio di rigetto dell’impianto, che mette a repentaglio il successo di tali trattamenti”, afferma il professor Dvir. “Idealmente, il biomateriale dovrebbe possedere le stesse proprietà biochimiche, meccaniche e topografiche dei tessuti del paziente. Qui, possiamo riferire un semplice approccio ai tessuti cardiaci spessi, vascolarizzati e perfusibili stampati in 3D che si abbinano perfettamente a quelli immunologici, cellulari, biochimici e proprietà anatomiche del paziente. “

I ricercatori stanno ora pianificando di coltivare i cuori stampati in laboratorio e “insegnando loro a comportarsi” come i cuori, dice il professor Dvir. Hanno quindi in programma di trapiantare il cuore stampato in 3D in modelli animali.

“Abbiamo bisogno di sviluppare ulteriormente il cuore stampato”, conclude. “Le cellule devono formare una capacità di pompaggio, possono contrarsi, ma abbiamo bisogno che lavorino insieme, speriamo che riusciremo a dimostrare l’efficacia e l’utilità del nostro metodo.

“Forse, tra dieci anni, ci saranno stampatori di organi nei migliori ospedali di tutto il mondo, e queste procedure saranno condotte regolarmente”.

 


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