L’orizzonte della stampa di tessuti e organi

La biostampa mira a produrre strutture viventi reali tridimensionali con bio-inchiostri. I bio-inchiostri sono combinazioni di bio-cellule viventi, biopolimeri, sostanze chimiche e biomolecole progettati per il tessuto o l’organo desiderati. Le applicazioni possibili spaziano dagli studi medici senza l’utilizzo di animali (come lo screening dei farmaci e la cicatrizzazione) agli incubatori di cellule staminali.

Il progetto BIO-MAPS (Bio-mimetic multi-functional active porous structures) ha lavorato per trasformare ciò in realtà sviluppando i fondamenti matematici e gli algoritmi geometrici computazionali necessari.

I ricercatori hanno prima messo a punto scaffold multimateriali, strutture porose utilizzate per sostenere le cellule, con molecole bio-attive. È stata sviluppata una nuova metodologia di progettazione per mettere in relazione la crescita del tessuto alla progettazione dello scaffold. Sulla base dei requisiti biologici e meccanici è stata inoltre ottimizzata la micro-architettura interna delle strutture porose.

Un nuovo processo di bio-fabbricazione, guidato da un modello computazionale, fabbrica strutture porose attive multifunzionali pre-progettate. Materiali biodegradabili che incorporano biomolecole attive sono stati specificamente prodotti per la funzione della struttura. Per un’ulteriore variazione nella struttura tridimensionale, la migrazione cellulare nello scaffold è stata testata in vitro per ottimizzare i risultati.

I risultati della ricerca potrebbero essere utilizzati per impianti attivi, sostituti di tessuti o organi e biosensori microscalari in molte nuove applicazioni in biomedicina e ingegneria biomedica. Gli scienziati di BIO-MAPS hanno creato anche un’importante piattaforma di conoscenze sulla creazione di modelli di oggetti eterogenei utilizzando progettazione assistita da elaboratori, metodologie di fabbricazione basate su deposito e stratificazione e biomateriali.