Il progetto HU3DINKS mira a rivoluzionare la biostampa 3D con l’uomo

Jun 10, 2023

Un nuovo progetto chiamato Human Bio-inks for 3D printing (HU3DINKS) mira a sviluppare bioinchiostri basati su tessuti umani per la biostampa 3D. Finanziato dall’iniziativa IraSME, questo progetto mira a promuovere collaborazioni transfrontaliere.

Il consorzio HU3DINKS comprende partner provenienti da Belgio e Austria. THT Biomaterials (Vienna, Austria) apporta competenze nei materiali derivati ​​dalla placenta umana, mentre BIO INX (Gand, Belgio) è specializzata nello sviluppo di bioinchiostri per varie tecnologie di stampa. MorphoMed (Vienna, Austria) offre supporto con la tecnologia della seta di grado medico e UpNano (Vienna, Austria) è rinomata per la competenza nelle tecnologie di stampa 3D bio ad alta risoluzione 2PP (bio). Inoltre, la validazione biologica dei bioinchiostri appena sviluppati viene effettuata dall’Istituto di traumatologia Ludwig Boltzmann, in collaborazione con AUVA.

“La tecnologia ha fatto enormi progressi in termini di prestazioni, ma ora è principalmente limitata dall’assenza di materiali biologici ad alte prestazioni. Il progetto HU3DINKS può indurre un cambio di paradigma nel campo imitando veramente l’ambiente cellulare umano sia in termini di architettura che di composizione”, ha affermato Markus Lunzer, specialista dei materiali presso UpNano.

Verso una biostampa 3D più simile a quella umana

Attualmente, la biostampa 3D si basa prevalentemente su materiali derivati ​​da fonti animali, come gelatina o collagene. Nasce la necessità di alternative prive di animali per sostituire la sperimentazione animale e assomigliare meglio alle condizioni dei tessuti umani. I polimeri sintetici sono stati esplorati, ma non presentano la complessità delle situazioni in vivo, non riuscendo a colmare il divario tra i test in vitro e i modelli animali, afferma il consorzio.

Il progetto HU3DINKS mira a sviluppare bioinchiostri basati su tessuti umani ad alte prestazioni per la biostampa 3D, compresi metodi di estrusione e laser ad alta risoluzione. Nonostante siano disponibili materiali commerciali derivati ​​​​da tessuti umani, la loro bioattività e le prestazioni di stampa 3D rimangono scarse. Pertanto, il consorzio HU3DINKS cerca di convertire questi materiali in bioinchiostri per una stampa 3D più efficiente.

Di conseguenza, i modelli di tessuti umani stampati in 3D offrono una rappresentazione più accurata dei tessuti 3D nativi rispetto alle tradizionali tecniche di coltura cellulare 2D. Ciò consente di testare farmaci o cosmetici su questi modelli, in linea con il principio delle 3R di ridurre, sostituire e perfezionare l’uso degli animali nella ricerca scientifica.

L'obiettivo viene raggiunto attraverso la biostampa ad alta risoluzione, in particolare con l'uso della polimerizzazione a 2 fotoni (2PP). Questa tecnologia consente la risoluzione subcellulare, imitando efficacemente la complessa architettura microcellulare. Inoltre, il 2PP è uno dei pochi metodi che facilitano la stampa diretta all’interno dei chip microfluidici, semplificando il processo di screening dei farmaci.

Bioprinting: un nuovo modo per riparare e sostituire i tessuti danneggiati

L’anno scorso, CollPlant, specialista della biostampa 3D, ha introdotto in passato un bioinchiostro noto come “Collink.3D 90” nel suo portafoglio di materiali. Questo secondo materiale a base di collagene umano ricombinante (rhCollagen) si distingueva per le sue proprietà meccaniche migliorate, appositamente studiate per soddisfare le esigenze di stampa 3D dei tessuti duri e molli. Inoltre, è stato segnalato che l’inchiostro accelera la migrazione cellulare, superando sotto questo aspetto gli idrogel per la coltura cellulare esistenti. Questa caratteristica lo ha reso una “scelta promettente” per lo sviluppo di farmaci rigenerativi, afferma CollPlant.

La società finlandese di bioprinting Brinter, si è alleata con il Kellomäki Lab Biomaterials e il Tissue Engineering Group dell’Università di Tampere per esplorare i bioinchiostri per la stampa 3D e promuovere “progressi nel campo della bioprinting”. La loro prima svolta ha comportato lo sviluppo di un nuovo metodo per creare un bioinchiostro fotoreticolabile dalla gomma di gellano, un precursore noto per le sue proprietà reologiche favorevoli negli idrogel. Utilizzando una tecnica di reticolazione in due fasi, il team ha trasformato con successo inchiostri di gomma di gellano precedentemente non stampabili in bioinchiostri vitali, consentendo la fabbricazione di strutture stampate in 3D. Inoltre, il team ha proposto la possibilità di applicare questa tecnica a varie altre formulazioni di bioinchiostri.