Rivoluzionare la bioprinting con l’estrusione incorporata

Salute -EmVP supera la sfida di replicare le strutture e i modelli complessi delle cellule sia su scala micro che macro.

Gli scienziati hanno introdotto una tecnica innovativa chiamata Embedded Extrusion-Volumetric Printing (EmVP). Questa tecnica supera le sfide della bioprinting e crea modelli fisiologicamente rilevanti. Come prova di concetto, EmVP è stato applicato per creare modelli di comunicazione intercellulare ispirati alla biologia sintetica. Il gruppo di ricerca ha pubblicato i risultati su Advanced Materials.

La tecnica EmVP combina la biostampa a estrusione e la biostampa volumetrica ultraveloce e senza strati, consentendo la disposizione spaziale di più inchiostri o tipi di cellule. Questo metodo innovativo affronta la limitazione della replica accurata delle strutture e dei modelli complessi delle cellule sia su micro che su macroscala, il che ha ostacolato la creazione di modelli che somigliano molto alle condizioni fisiologiche.

Sviluppato da un team internazionale di ricercatori principalmente dell’Università di Utrecht, EmVP ha il potenziale per rivoluzionare la bioprinting e le sue applicazioni nella ricerca medica e in altri settori. La tecnica è stata applicata con successo per creare complessi modelli di comunicazione intercellulare ispirati alla biologia sintetica, fornendo nuove strade per la produzione di innesti rigenerativi, lo sviluppo di sistemi viventi ingegnerizzati e l’avanzamento di modelli di malattie (metaboliche).

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Un'applicazione specifica della tecnica EmVP è lo sviluppo di un modello in vitro di una rete neurale, come dimostrato nella tesi di Dieuwke De Vos, uno dei ricercatori coinvolti in EmVP. De Vos e il suo team hanno utilizzato la bioprinting basata su estrusione sospesa per creare un modello 3D in vitro di una rete neurale per lo studio del morbo di Parkinson, una condizione che colpisce un numero crescente di persone in tutto il mondo e causa il malfunzionamento delle cellule del sistema nervoso centrale, con conseguenti tremori. rigidità, problemi di bilanciamento e rigidità.

I modelli tradizionali per lo studio della malattia di Parkinson includono modelli 2D semplificati e modelli animali, entrambi i quali presentano limitazioni nella replicazione della malattia umana. La tecnica EmVP consente la stampa di tessuto cerebrale umano in 3D per lo studio della malattia di Parkinson, fornendo una rappresentazione più accurata del tessuto interessato e offrendo nuove opportunità per test farmacologici e applicazioni di medicina personalizzata.

Per sviluppare la tecnica EmVP, il gruppo di ricerca ha creato microgel sensibili alla luce da utilizzare come bioresine (μResine) per la biostampa volumetrica basata sulla luce. Queste µResine forniscono un ambiente microporoso per l'homing cellulare e l'auto-organizzazione, migliorando la differenziazione di più cellule staminali/progenitrici, comprese le cellule vascolari, mesenchimali e neurali.

Mettendo a punto le proprietà meccaniche e ottiche delle microparticelle a base di gelatina, i ricercatori sono stati in grado di utilizzarle come bagno di supporto per la stampa a estrusione sospesa. Questo processo prevede la stampa di bioinchiostri contenenti cellule viventi in un bagno di supporto, che impedisce il collasso della struttura stampata e mantiene la posizione delle cellule. La tecnica EmVP consente la creazione rapida di funzionalità ad alta risoluzione contenenti più inchiostri e tipi di cellule, offrendo vantaggi rispetto ai metodi di bioprinting convenzionali.