Medicina personalizzata: tessuto modellabile grazie alla stampa 3D

In camere stampate in 3D con forme personalizzate si prevede di coltivare in futuro tessuto autologo, trapiantabile, che può assumere la forma di una ferita da chiudere, ad esempio. © Fraunhofer IAP, Foto: Till Budde / In futuro, le camere stampate in 3D con forme personalizzate saranno utilizzate per far crescere tessuto autologo, trapiantabile, che può assumere la forma di una ferita da chiudere, ad esempio. © Fraunhofer IAP, Foto: Till Budde

In caso di gravi lesioni dei tessuti molli, il trapianto di tessuto può essere talvolta indispensabile. Per il paziente, tuttavia, ciò rappresenta un intervento di grande entità. In futuro, il tessuto mancante potrebbe crescere direttamente nel corpo del paziente – in camere di isolamento che vengono impiantate sotto la pelle e adattate individualmente alla geometria della ferita. Alla fiera di tecnologia medica MEDICA a Düsseldorf, sono state presentate le camere stampate in 3D del team di ricerca degli Istituti Fraunhofer per la Ricerca sui Polimeri Applicati IAP e per la Tecnologia Laser ILT, nonché della BG Klinik Ludwigshafen, dal 15 al 18 novembre 2021.

Quando nel paziente sono esposte strutture come ossa, vasi sanguigni o tendini, spesso rimane solo un trapianto di tessuto con tessuto ben irrorato di sangue. Per il paziente, ciò comporta un intervento di diverse ore e la perdita di tessuto sano del proprio corpo. Pertanto, scienziati e ricercatori sviluppano metodi che preservano i tessuti per creare trapianti di tessuto vascolarizzato, al fine di sostituire con precisione pelle e altri tessuti. Ad esempio, si potrebbe rivestire con collagene delle camere di isolamento in Teflon, che vengono suturate sotto la pelle, e inserire al loro interno un'arteria o una vena a forma di anello. Attraverso l'infiltrazione di cellule e la crescita dei vasi sanguigni, il collagene si trasforma in un tessuto idoneo al trapianto in due o quattro settimane. Si tratta di un intervento minore, che richiede solo un'anestesia locale. A differenza del tessuto coltivato in provetta, il tessuto che si forma all’interno della camera è completamente vascolarizzato – cioè attraversato da capillari – e quindi ben irrorato di sangue. Si ottiene così un tessuto connettivo vivo, che assume la forma della camera di isolamento ed è idoneo al trapianto, senza dover sacrificare tessuto donatore sano. Un altro vantaggio: poiché il tessuto viene prodotto dal corpo del paziente, si evitano reazioni di rigetto.

Coltivazione di tessuti personalizzabile

Ricercatori e ricercatrici del Fraunhofer IAP stanno attualmente valutando e ottimizzando questa tecnologia nel progetto finanziato dal BMBF FlexLoop (numero di finanziamento 03VP05962) – in collaborazione con il Fraunhofer ILT e la BG Klinik Ludwigshafen – presso il reparto di Chirurgia Plastica e Ricostruttiva dell’Università di Heidelberg. »Finora sono state utilizzate solo camere di isolamento rotonde per la coltivazione dei tessuti, ma ora possiamo adattare la forma delle camere di isolamento alla forma del difetto dei tessuti molli del paziente, promuovendo così ulteriormente la personalizzazione e l’individualizzazione della medicina«, afferma il Dr. Wolfdietrich Meyer, responsabile del progetto presso il Fraunhofer IAP. La stampa 3D rende possibile questa innovazione, sostituendo la tradizionale fresatura delle camere. Poiché il materiale tradizionale delle camere, il Teflon, non può essere stampato in 3D, gli esperti del Fraunhofer ILT utilizzano resine fotosensibili. »La stampa 3D offre non solo il vantaggio di poter definire la forma del tessuto, ma anche di sviluppare design delle camere che rendano la coltivazione dei tessuti il più confortevole possibile per pazienti e pazienti, e che consentano una facile gestione durante l’intervento«, spiega Andreas Hoffmann, responsabile del progetto presso il Fraunhofer ILT.

I ricercatori e le ricercatrici del Fraunhofer IAP stanno testando sia il materiale stesso sia le camere di isolamento di diverse forme. Infatti, la camera di isolamento non deve rilasciare prodotti di degradazione nel corpo del paziente né provocare reazioni di rigetto, quindi deve essere biocompatibile. Quanto è resistente il materiale nel organismo umano? Cambia, ad esempio, quando viene portato alla temperatura corporea? I primi risultati sembrano promettenti. Per quanto riguarda le camere di isolamento nel loro complesso, l’attenzione si concentra sulle proprietà meccaniche. Le camere vengono suturate con il tessuto circostante o impiantate sotto la pelle in prossimità di un difetto: in questo caso, non devono formarsi crepe che compromettano la sicurezza dell’applicazione.

Gli specialisti della BG Klinik Ludwigshafen, invece, stanno studiando se il tessuto che cresce può riempire completamente camere di isolamento di forma complessa. »Vogliamo dimostrare che possiamo coltivare tessuti modellabili all’interno delle camere stampate in 3D, che a loro volta – come un pezzo di puzzle – possano chiudere completamente un difetto complesso dei tessuti molli. Inoltre, la qualità biomeccanica del tessuto coltivato viene esaminata con attenzione«, spiega il Dr. med. Florian Falkner, medico assistente di Chirurgia Plastica e Ricostruttiva presso la BG Klinik Ludwigshafen. Tuttavia, affinché questa forma di coltivazione dei tessuti diventi una procedura di routine e sia pronta per l’applicazione clinica, sarà necessario ancora qualche anno di sviluppo.