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Medicina

Una stampa 3D per produrre tessuti per i trapianti

Una nuova tecnica ha permesso di creare dei modelli di organo in grado di funzionare, grazie anche a un colorante alimentare di uso comune. I ricercatori che l’hanno ideata, hanno reso la tecnologia open source per accelerare i progressi in questo settore, letteralmente vitale, della medicina

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Modello prestampato di alveolo polmonare ottenuto con la nuova tecnica. (Cortesia Jordan Miller/Rice University)

Ogni giorno negli Stati Uniti una media di 18 persone muore in attesa di un trapianto d’organo. Gli organi donati sono difficili da trovare, ed è per questo che molti scienziati hanno trascorso gli ultimi due decenni cercando di creare da zero fegati, reni, cuori o polmoni nuovi. Un modo potenziale per creare strutture così delicate è la stampa 3D con materiali biologicamente compatibili, o biostampa, che ora avrebbe prodotto modelli funzionali di tessuti polmonari ed epatici, con l’aiuto di un ingrediente non convenzionale: un colorante alimentare.

In precedenza le potenziali stampanti per organi erano state ostacolate dalla complessità di alcuni organi. Polmoni e fegato, per esempio, contengono reti di vasi sanguigni e vie respiratorie (nel polmone) o dotti biliari (nel fegato) fisicamente e biochimicamente intricati. Ricreare questa vascolarizzazione e far funzionare la fluidodinamica in modo che il sangue e gli altri fluidi fluiscano correttamente è una sfida ancora attuale.

Ora, un gruppo di ricercatori dell’Università di Washington e della Rice University afferma di aver prodotto modelli di tessuto funzionale usando una tecnica di stampa 3D chiamata stereolitografia a proiezione (projection stereolithography). Questo metodo espone sottili strati di resina liquida alla luce blu, che li solidifica in complesse composizioni di idrogel, gel costituiti da sequenze aggrovigliate di molecole polimeriche. Queste formano una “impalcatura” strutturale, su cui i ricercatori possono impiantare cellule vive che permettono di svolgere il lavoro di un polmone o di un fegato. Nel nuovo studio le cellule impiantate sono sopravvissute e i modelli di tessuto d’organo risultanti hanno dimostrato svolgere alcune funzioni dell’organo reale. I risultati sono stati pubblicati di recente su “Science”.

”Questo è sicuramente un importante passo avanti nella nostra capacità di creare strutture tridimensionali stampate che approssimino il tessuto normale”, dice Anthony Atala, direttore del Wake Forest Institute for Regenerative Medicine, che non è stato coinvolto nel nuovo studio.

La tecnologia di base della stereolitografia a proiezione è in circolazione dagli anni ottanta, ma “non è stata progettata pensando alla biologia; è stata usata per realizzare strutture plastiche”, dice Jordan Miller, assistente professore di bioingegneria alla Rice’s Brown School of Engineering e coautore del nuovo articolo. La tecnica è in grado di produrre strati più sottili rispetto alla stampa 3D standard, ed è anche più veloce. “Invece di creare per estrusione uno strato in pochi minuti, con la stereolitografia possiamo farlo in pochi secondi”, dice Miller. Questa velocità è fondamentale: poiché la struttura stampata alla fine invia ossigeno e nutrienti alle cellule, un lavoro più veloce significa meno cellule che muoiono durante il processo di produzione.

Ma c’era una sfida da affrontare. Questo tipo di processo di stampa si basa su prodotti chimici fotoreattivi (che rispondono alla luce), in modo che alcune aree preprogrammate del liquido si solidifichino mentre altre aree rimangono morbide e successivamente possano essere lavate via. Purtroppo, molte di quelle sostanze chimiche sono cancerogene. Una stampante 3D per creare la vascolarizzazione fine richiesta da un organo per l’apporto di nutrienti e l’eliminazione delle scorie richiede una precisione che può essere ottenuta con la stereolitografia; ma per i trapianti avrebbe bisogno di fotoreagenti sicuri e solubili in acqua.

Così, i ricercatori hanno dovuto trovare un sostituto delle sostanze chimiche collaudate ma tossiche. Quando Miller e il suo gruppo hanno pensato che un colorante alimentare avrebbe potuto servire allo scopo – sapevano che avrebbe assorbito le giuste lunghezze d’onda della luce per far funzionare il processo di stampa 3D, e che è relativamente biocompatibile – erano troppo impazienti per aspettare che un fornitore spedisse l’ingrediente. Così, dice Miller, “sono andato al supermercato e ho comprato un kit di coloranti alimentari che le persone usano per i dolci”.

Ha funzionato. Per prima cosa, gli scienziati hanno colorato i polimeri liquidi con il colorante alimentare giallo tartrazina, E102, e poi li hanno illuminati con la luce blu del proiettore della stampante. Questo ha indotto una reazione chimica locale che ha solidificato il liquido. Poiché la stampante proiettava la luce secondo uno schema programmato, ha permesso di indurire il materiale in modo da creare una struttura biologica sottile ma resistente. “Urlavamo di gioia, perché era stupefacente quanto fosse semplice l’idea; ci ha immediatamente permesso di rendere questa architettura molto più complessa”, dice Miller.

Il giallo tartrazina, che si trova in molti snack, aveva un altro vantaggio: si risciacqua facilmente dalle strutture biostampate, lasciando un’impalcatura pronta per nutrire qualsiasi cellula con cui gli scienziati avessero decisa di riempila. Le tracce di colorante rimaste non dovrebbero influire sulla salute delle cellule. Gli studi suggeriscono che il giallo tartrazina non influisca sul numero degli spermatozoi, come temevano alcuni; nei bambini, tuttavia, potrebbe aggravare disturbi da iperattività preesistenti.

Il test
Anche se i ricercatori avevano già stampato tessuti in precedenza, non erano stati in grado di mantenere in vita le cellule abbastanza a lungo. L’ultimo studio ha dovuto testare le nuove impalcature stampate a questo proposito, e i globuli rossi sono stati un modo semplice per iniziare.

Il gruppo ha creato un modello in scala di un alveolo, imitando una parte cruciale della complessa rete vascolare di un polmone. Il modello comprendeva un passaggio per l’aria e canali separati per le cellule del sangue. In un polmone umano sano, queste due strutture si scambiano ossigeno senza mai toccarsi. Il modello ha eseguito lo stesso compito, mantenendo vive le cellule del sangue. Si è inoltre dimostrato abbastanza robusto da conservare la sua struttura quando un “respiro” simulato ha espanso e contratto i tessuti stampati.

Successivamente, i ricercatori hanno testato un modello di tessuto epatico. In questo caso parte del processo di stampa includeva anche l’iniezione nella struttura stampata di cellule epatiche specializzate chiamate epatociti. Il gruppo ha impiantato i tessuti epatici artificiali in topi vivi con lesioni epatiche croniche e in topi sani, quindi hanno iniziato i test. Un fegato perfettamente funzionante ha oltre 500 funzioni e in questo caso ne hanno esaminata solo una, ma la prova è stata brillantemente superata, e gli epatociti sono sopravvissuti nei topi vivi.

stampa 3d

Schema del modello prestampato di tessuto epatico. (Cortesia Jordan Miller/Rice University)

Il nuovo metodo di stampa ha prodotto anche valvole intravascolari funzionanti, che hanno un ruolo chiave nelle vene del cuore e delle gambe. Nei test, le versioni stampate hanno mantenuto la loro struttura mentre il fluido scorreva attraverso di esse, e hanno impedito che si rifluisse attraverso le valvole.

Open source per gli organi stampati
Quanto tempo ci vorrà prima che gli organi biostampati siano disponibili per le liste d’attesa dei trapianti? Gli scienziati hanno ancora molto da capire, a partire da questioni di fondo come, per esempio, determinare la base ottimale dell’idrogel. Quale tipo di proteine funziona meglio? E per accelerare il processo bisognerebbe usare additivi come i fattori di crescita? “Ora possiamo iniziare a variare metodicamente questi fattori per vedere quali sono quelli più importanti e chiederci come questo influisca sulle funzioni delle cellule”, dice la coautrice dell’articolo Kelly Stevens, assistant professor ai Dipartimenti di bioingegneria e di patologia dell’Università di Washington . Poi c’è la questione di come costruire al meglio le impalcature e di quanto materiale stampato potrebbe realisticamente sostituire il tessuto. “Sono le domande che questo nuovo salto tecnologico ci permette di porre per la prima volta”, dice Stevens.

Gli autori di questo studio non volevano essere gli unici a sperimentare queste possibilità, così hanno reso la loro tecnologia open source, permettendo ad altri bioingegneri di testare le proprie applicazioni. “La biostampa, essendo open source, aiuta davvero ad accelerare questa tecnologia, fa davvero avanzare il campo più velocemente”, dice Atala, che ha in programma di applicare i risultati a un certo numero di strutture di tessuti d’organo su cui sta lavorando il suo gruppo.

Altri potenziali costruttori di organi possono acquistare stampanti e inchiostri specializzati – Miller e altri collaboratori dello studio hanno fondato una startup, Volumetric, per vendere questi materiali – o possono replicare il lavoro da soli. Per Miller è stato importante condividere l’opzione fai-da-te (DIY): “Siamo entusiasti per le nuove possibilità di progettazione nella biostampa”.

 


L’originale di questo articolo è stato pubblicato su “Scientific American” il 6 maggio 2019





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Crediti :

le Scienze

Detective presso Computer Crime Research Center. Investigazioni Roma. Ingegneria Elettronica e delle Telecomunicazioni Seminario Analisi del Crimine Violento Università di Roma

Medicina

Rimini, vaccini e multe: il Tar dà torto ai no vax

Respinto il ricorso contro l’ordinanza sindacale che prevede sanzioni per le famiglie che non vaccinano i figli

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Rimini, 22 maggio 2019 – Il Tar dell’Emilia Romagna, ha rigettato l’istanza cautelare proposta da privati contro l’ordinanza sindacale sull’inottemperanza agli obblighi vaccinali. Nel dispositivo, il Tar ha motivato che ‘…nella comparazione dei contrapposti interessi, risulta manifestatamente prevalente la tutela del fondamentale interesse pubblico alla salvaguardia della salute rispetto all’interesse privato fatto valere in giudizio’.

Oltre al rigetto dell’istanza, il Tribunale ha anche condannato i ricorrenti al pagamento degli onorari del giudizio cautelare a favore del Comune. «Una sentenza importante, non solo per Rimini – è il primo commento dell’amministrazione comunale – perché afferma chiaramente come la tutela della salute venga prima di ogni altra cosa. Un risultato che, crediamo e speriamo, possa finalmente dare certezze al Paese intero».





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Medicina

Vaccini, multe fino a 500 euro al giorno a scuola a famiglie che non “regolarizzano” i figli

L’ordinanza del sindaco Gnassi intende sanzionare i genitori e non i ragazzi. L’assessore: “La nostra provincia era la seconda per scopertura vaccinale fino a un anno e mezzo fa: da noi in un anno siamo passati da 120 a 20 bambini non vaccinati”

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Il sindaco Andrea Gnassi

Rimini le famiglie dei bambini non vaccinati da oggi rischiano una multa fino a 500 euro per ogni giorno di frequenza “fuori regola”. A prendere questa decisione è stato il Comune con un’ordinanza del sindaco Andrea Gnassi. Nel capoluogo romagnolo non si vedranno dunque vigili davanti alle scuole per rimandare a casa i bambini non vaccinati ma a chi non si mette in regola toccherà pagare una contravvenzione dai 25 ai 500 euro per ogni giorno di frequenza oltre alla segnalazione alla Procura.

Il provvedimento vale per tutte le scuole e per tutti gli studenti fino alla maggiore età. Nello stesso documento il sindaco fa sapere che non vi sarà alcun ricorso alle forze dell’ordine: “Oltreché di dubbia adeguatezza rispetto a minori che si trovano a subire le conseguenze delle scelte parentali – si legge tra l’altro nell’ordinanza – costituisce una misura eccessivamente gravosa e sproporzionata nei confronti dei minori essendo potenzialmente idonea a creare suggestioni negative nei confronti della loro psiche”.

“Rimini era fino ad un anno e mezzo fa la seconda provincia d’Italia per scopertura vaccinale – l’assessore all’Istruzione Mattia Morolli a ilfattoquotidiano.it – Un dato ancora più rilevante nel contesto dell’Emilia Romagna che fa della sanità e dell’istruzione uno dei suoi cardini valoriali e amministrativi. Noi rispondiamo a due leggi, una nazionale e una regionale, in cui si dice che si va a scuola se si è regolarmente vaccinati a meno che il bambino abbia delle situazione patologiche rilevanti. Rimini è passata in un anno nelle scuole comunali da 120 casi a venti di bambini non vaccinati. A Rimini non c’era, non c’è e non ci sarà alcun vigile o poliziotto davanti alla scuole. Abbiamo invece interessato i genitori”.

In questi mesi i vigili hanno portato casa per casa una lettera rivolta a mamme e papà. Dal 10 marzo ad oggi alcuni genitori che erano contrari ai vaccini, appena ricevuta la missiva del Comune hanno provveduto a recarsi all’Asl per prenotare la vaccinazione. “Abbiamo fatto un lavoro enorme anche con il privato – continua l’assessore – perché se non sono in regola il Comune non dà alcun finanziamento agli istituti paritari. Inoltre prima mandavamo al tribunale dei minori la segnalazione adesso, invece, la facciamo alla Procura. Rispondiamo ad una legge scritta e portata avanti dal Governo precedente e inasprita da quello attuale. L’istruzione è un diritto dopo aver posto le condizioni sanitarie di sicurezza necessarie; mi permetta un paragone: non possiamo mandare in strada delle persone che non hanno la patente”. Intanto in queste ore alcune famiglie hanno chiesto se l’ordinanza fosse vera e hanno chiesto di potersi mettere in regola. “Come vede, per qualcuno – dice Morolli – la sanità non è un tema morale ma di portafoglio”.





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Medicina

Sanità: mancano medici, in Molise arrivano i militari

Commissario: “Situazione critica, reparti rischiano la chiusura”

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Medici militari specialisti in ausiliaria per fronteggiare l’emergenza dovuta alla carenza di personale sanitario negli ospedali molisani: questa, secondo il commissario alla Sanità, Angelo Giustini, sarebbe l’ultima spiaggia prima di procedere alla chiusura, già dal prossimo mercoledì, dei reparti di ortopedia e traumatologia dei nosocomi di Isernia e Termoli (Campobasso).

I medici militari dovrebbero essere impiegati per almeno 5 mesi, “termine necessario – osserva il Commissario – affinché il ‘Decreto Calabria’ possa essere definitivamente approvato, così nel contempo si espleteranno i concorsi. Tutto ciò consentirà di superare questo agonico stallo nella governance del Servizio sanitario regionale e del diritto all’equità e universalità di accesso dei cittadini”.

Negli ultimi giorni, durante la riunione di Gabinetto al Ministero della Difesa, Giustini e il Col. Antonello Arabia, indicato le soluzioni urgenti di aiuto per il Molise. Il dicastero ha individuato un elenco di 105 camici bianchi che operano nella sanità militare e che possono essere selezionati per essere impiegati nella sanità civile.

“L’evidente contrazione di risorse – spiega in una nota Giustini – mette sempre più a rischio il mantenimento dei Livelli essenziali di assistenza (Lea), dunque, si profilano per i cittadini molisani ancora viaggi della speranza. È altresì, noto – prosegue – l’annoso problema del blocco del turn over che di fatto ha bloccato nuove assunzioni di personale sanitario.

Una responsabilità politica tutta regionale, che dopo 12 anni (dall’avvio del Piano di rientro ndr), la relazione dei conti del 2018 ha messo in mostra: debiti per 22 milioni di euro. L’inappropriata programmazione sanitaria del passato ha creato, come conseguenza, concorsi deserti e carenza oggettiva di specialisti nel Sistema sanitario regionale”. L’incubo della chiusura di altri reparti, fa sapere il Commissario, “potrebbe diventare presto realtà”. Oggi, intanto, nuova riunione prima al Ministero della Salute e poi a quello della Difesa, “nella speranza di offrire respiro alla situazione soffocante”, ma è necessario, conclude il Commissario, “che ognuno faccia la propria parte, ognuno per le proprie competenze, per scongiurare il rischio di razionamento dell’offerta sanitaria e dei servizi per il soddisfacimento dei bisogni di salute dei cittadini”.





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Crediti :

ANSA

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