I vasi sanguigni realizzati con ghiaccio stampato in 3D potrebbero migliorare gli organi coltivati ​​in laboratorio

Organi artificiali complessi potrebbero essere creati stampando in 3D uno stampo di vene, arterie e capillari nel ghiaccio, colandolo in materiale organico e quindi consentendo al ghiaccio di sciogliersi, risultando in una rete delicata e cava. Ciò lascia spazio agli intricati vasi sanguigni artificiali necessari per sviluppare organi interni coltivati ​​in laboratorio.

I ricercatori lavorano da decenni sugli organi artificiali per contribuire a soddisfare l’elevata domanda globale di trapianti di organi artificiali come quelli di cuore, reni e fegato. Ma creare le reti di vasi sanguigni necessarie per mantenerli in vita è ancora una sfida.

Le tecniche esistenti possono far crescere pelle o orecchie artificiali, ma qualsiasi carne o materiale di organo muore se si trova a più di 200 micrometri da un vaso sanguigno, afferma Philip LeDuc della Carnegie Mellon University in Pennsylvania.

“È circa il doppio della larghezza di un capello; una volta superato questo limite, se non c’è più accesso ai nutrienti, le cellule iniziano a morire”, afferma. Gli organi interni necessitano quindi di nuovi processi se si vuole che diventino economici e veloci da produrre.

LeDuc e i suoi colleghi avevano sperimentato la stampa di vasi sanguigni con cera che può essere fusa, ma ciò richiede temperature ragionevolmente elevate e può lasciare residui. “All’improvviso, un giorno, il mio studente dice ‘perché non usiamo semplicemente l’acqua, il materiale biologicamente più compatibile al mondo?'”, dice LeDuc. “E io dico ‘oh, sì’. Mi fa ancora ridere. È così semplice.”

Hanno sviluppato una tecnica che utilizza stampanti 3D per creare uno stampo dell’interno dei vasi sanguigni di un organo nel ghiaccio. Nei test, questi sono stati poi incorporati in un materiale gelatinoso che si indurisce se esposto alla luce ultravioletta, prima che il ghiaccio si sciogliesse.

Il team ha utilizzato una piattaforma raffreddata a -35°C e un ugello della stampante che erogava centinaia di gocce d’acqua al secondo, consentendo la stampa di strutture piccole fino a 50 micrometri di diametro.

LeDuc afferma che il processo è concettualmente semplice ma deve essere messo a punto perfettamente: erogare gocce troppo velocemente non si congelano abbastanza velocemente e non riescono a creare la forma desiderata, ma stampandole troppo lentamente si formano solo grumi.

Il sistema è influenzato anche dalle condizioni meteorologiche e dall’umidità, quindi i ricercatori stanno studiando l’utilizzo dell’intelligenza artificiale per mantenere la stampante sintonizzata su condizioni variabili.

Hanno utilizzato anche una versione dell’acqua in cui tutto l’idrogeno è sostituito dal deuterio, un isotopo stabile dell’elemento. Questa cosiddetta acqua pesante ha un punto di congelamento più elevato e aiuta a creare una struttura liscia evitando cristallizzazioni indesiderate. I test hanno dimostrato che sarà sicuro durante la creazione di organi artificiali poiché il deuterio non è radioattivo, a differenza di alcuni isotopi, afferma LeDuc.