Cos’è il bioprinting

La biofabbricazione

Con il termine Bioprinting o Biofabbricazione si definisce la tecnologia attraverso la quale è possibile creare “prodotti” viventi, o non viventi, costituiti da cellule vive, molecole, matrici extracellulari e biomateriali. Lo sviluppo di questa nuova tecnologia è il frutto di studi interdisciplinari nel campo della biologia, della scienza, dei biomateriali e dell’ingegneria meccanica. In un futuro non molto lontano grazie alle tecniche di biofabbricazione potremo probabilmente avere benefici non solo dal punto di vista medicale, come già accade, ma anche per ciò che concerne la produzione di energia sostenibile o per una nuova industria alimentare animal-free.

bioprinting stampa 3d - Envisiontec bioplotter

Stampa 3D bioprinting: 3D Bioplotter Envisiontec, particolare della stampa di uno scaffold

Come funziona il bioprinting o la biofabbricazione 3d

Come già accennato la biofabbricazione è il risultato di tre discipline fondamentali come Biologia, Ingegneria meccanica intesa come l’utilizzo di sistemi CAD/CAM e stampa 3d (additive manufacturing), e Scienza dei materiali – biomateriali. Diventa dunque del tutto evidente la correlazione tra Bioprinting e 3D Printing.
Alle stampanti 3d o meglio ai bioplotter viene affidato il compito di costruire fisicamente la struttura dei nuovi sistemi composti da biomateriale. Proprio come una stampante 3D, infatti, il bioplotter 3d deposita strato su strato il biomateriale fino a completare il modello CAD progettato.

Tecnologie di stampa 3d per il bioprinting

Le tecnologie di stampa 3D usate al momento in ambito bioprinting sono:

  • direct 3D printing
  • 3D-Bioplotter printing
  • fused deposition modeling (FDM)
  • selective laser sintering (SLS)
  • stereolitografia (SLA)
  • indirect 3D printing
  • electrospinning

Applicazioni di 3d bioprinting

Le tecniche di biofabbricazione o 3D bioprinting, potrebbero ben presto diventare le tecnologie dominanti del ventunesimo secolo. Quello che inizialmente si era mostrato come uno strumento utile allo studio e allo sviluppo dell’ingegneria dei tessuti e della medicina rigenerativa in genere, oggi trova svariate applicazioni anche nel settore della ricerca e sviluppo di nuovi farmaci, degli studi sulla tossicità farmacologica e della realizzazione di modelli complessi in vitro per lo studio di malattie.

Envisiontec

Bioprinting e stampa 3D: Serie di scaffold realizzati con 3D Bioplotter Envisiontec

 3D Scaffold

La struttura che serve a dare forma all’intero sistema viene definita struttura di supporto o impalcatura (scaffold). Nella maggior parte dei casi lo scaffold, che altro non è che una struttura porosa studiata per il deposito e la proliferazione delle cellule, si dissolve una volta completato il suo compito lasciando campo libero alle cellule di operare secondo natura e, ad esempio, rigenerare nuovi tessuti. Le impalcature sono infatti spesso realizzate con materiale riassorbibile (Hydrogel o polimeri). Lo scaffold non ha solo il compito di “sorreggere” il sistema ma la sua geometria può anche determinare la successiva organizzazione delle cellule, in complesse geometrie tridimensionali. Ecco perché diventa fondamentale nella progettazione dello scaffold, una buona dose di esperienza anche in ambito CAD.

 Di sotto il video della realizzazione di uno scaffold con Hydrogel, realizzato con il 3D Bioplotter prodotto da Envisiontec.

Organi artificiali

In un futuro non molto lontano sarà possibile produrre in 3D organi funzionanti con l’ingegneria tissutale o ricostruire organi molto complessi come il cuore. Al momento la riproduzione di organi o modelli anatomici (prodotti da matematiche generate sulla base di Tomografia Assiale Computerizzata – TAC) è d’aiuto alla pianificazione chirurgica per la preparazione ad operazioni complesse. Di sotto l’immagine di un modello realizzato attraverso tecnologie di Stratasys.

bioprinting e pianificazione chirurgica

Stent 3D per bronco

La vita di un bambino di 5 anni tornato alla normalità dopo aver subito un intervento chirurgico durante il quale è stato impiantato uno stent realizzato con stampa 3D. L’applicazione è stata realizzata attraverso tecnologie Selective Laser Sintering con l’utilizzo di materiali biocompatibili e riassorbibili. Il primo caso in Europa è stato realizzato in Italia grazie alla collaborazione tra l’ospedale Bambino Gesù di Roma e l’Azienda Prosilas di Civitanova Marche.

Bioprinting bronco 3d

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