Le risorse di Rheolution nel settore delle scienze della vita

Hai mai fantasticato sulle vasche di guarigione della fantascienza? Il principio di galleggiamento neutro su cui si basano ha ispirato una soluzione innovativa per la stampa 3D con inchiostri morbidi e simili a liquidi. La tecnica di bioprinting FRESH (Freeform Reversible Embedding of Suspended Hydrogels) è stata sviluppata per supportare la stampa di questi materiali complessi, ideali per applicazioni di ingegneria tissutale. Il segreto risiede in un bagno di supporto appositamente progettato, in grado di sostenere le strutture morbide consentendo al contempo il movimento dell’ago dell’estrusore. Grazie alla sua versatilità, all’elevata vitalità cellulare e al potenziale per la stampa di strutture di grandi dimensioni, FRESH apre nuove possibilità, avvicinandoci sempre più al bioprinting 3D di tessuti specifici per il paziente basati su dati anatomici.

La bio-stampa 4D introduce il “tempo” come quarta dimensione, permettendo agli oggetti stampati di cambiare nel corso del tempo. Stimoli fisici come la luce, la temperatura o il magnetismo possono indurre delle trasformazioni. Il processo di biostampa può anche consentire il rilascio mirato di farmaci attraverso variazioni di temperatura o di pH. I nano-idrogel possono fungere da vettori di farmaci, guidati da campi magnetici, e possono essere rapidamente degradati dagli enzimi. Inoltre, gli idrogel possono reagire ai segnali biologici, aiutando nel trattamento dei tumori rilasciando farmaci per poi biodegradarsi nel tempo.

A gennaio 2022 abbiamo studiato gli idrogel di alginato nell’ingegneria tissutale e nel rilascio di farmaci. L’alginato, spesso usato come bio-inchiostro nella biostampa 3D, forma idrogel con proprietà regolabili. Abbiamo esaminato gli effetti della variazione della concentrazione di CaCl₂ sulla reticolazione dell’alginato, fondamentale per la stampa 3D. A causa della bassa viscosità dell’alginato, i metodi di stampa includono la pre-reticolazione con CaCl₂, l’uso di un ago coassiale per la reticolazione immediata o la miscelazione dell’alginato con altri biomateriali per migliorare la stampabilità.

Le cicatrici, che si formano durante il processo di guarigione delle ferite, presentano caratteristiche di viscoelasticità diverse rispetto ai tessuti circostanti. Mentre le cicatrici cutanee possono influire soprattutto sull’aspetto estetico, quelle nei tessuti e negli organi interni possono comprometterne il funzionamento. Ad esempio, la formazione di cicatrici nel muscolo cardiaco dopo un infarto può portare a una diminuzione della forza muscolare e a un potenziale insufficienza cardiaca. È importante notare che il comportamento viscoelastico è insito in tutte le parti del corpo e svolge un ruolo nella loro funzione fisiologica. Le cellule, i tessuti e gli organi mostrano risposte sia viscose (simili a quelle di un fluido) che elastiche (simili a quelle di un solido) quando sono sottoposti a forze meccaniche. Questa risposta viscoelastica permette la deformazione sotto l’azione della forza e il graduale ritorno allo stato originale una volta che la forza viene rimossa.