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Il robot che stampa cellule umane in 3D

I ricercatori dell’Università del Nuovo Galles del Sud (UNSW), a Sidney, hanno reso pubblico un prototipo di dispositivo in grado di stampare in 3D cellule viventi, direttamente sugli organi all’interno del corpo umano. Questo nuovo strumento, in futuro, potrà essere usato per una grande varietà di applicazioni in chirurgia endoscopica.

Cos’è la biostampa 3D

La biostampa (o bioprinting) in tre dimensioni è una tecnologia che permette di ricreare tessuti e organi attraverso l’uso di una stampante in 3D. La biostampa in 3D agisce tramite il rilascio di un biomateriale, detto bioink, strato su strato, per creare strutture tissutali che possono essere usate in campo medico. Un bioink è un polimero naturale o sintetico che ha un’elevata biocompatibilità, cioè è ben tollerato dall’organismo.

Ad oggi, il bioprinting è utilizzato prevalentemente per scopi di ricerca, ad esempio nell’ingegneria dei tessuti e nello sviluppo di nuovi farmaci, e normalmente richiede l’uso di grandi macchine da stampa 3D per produrre strutture cellulari al di fuori del corpo vivente.

Le tecniche attualmente esistenti di bioprinting 3D, infatti, richiedono che i biomateriali siano realizzati al di fuori del corpo e l’impianto in una persona necessiterebbe di un intervento chirurgico invasivo, che può aumentare i rischi di infezione.

Un nuovo robot flessibile che stampa cellule umane in 3D: lo studio

La nuova ricerca dell’UNSW Medical Robotics Lab, guidata dal dottor Thanh Nho Do, ha portato alla messa a punto di una minuscola biostampante 3D flessibile che ha la capacità di essere inserita nel corpo, proprio come un endoscopio, e di rilasciare biomateriali direttamente in multistrato sulla superficie di organi e tessuti interni. Questo significa che i biomateriali possono essere consegnati direttamente nel tessuto o negli organi bersaglio, con un approccio molto meno invasivo.

Questo piccolo robot, noto come F3DB, presenta una testa girevole altamente manovrabile che “stampa” il bioink, attaccata all’estremità di un lungo e flessibile braccio robotico simile a un serpente, che può essere controllato dall’esterno.

Il dottor Do e il suo team hanno testato il loro dispositivo all’interno di un colon artificiale, oltre a stampare in 3D una varietà di materiali con forme diverse sulla superficie del rene di un maiale.

Il prototipo F3DB più piccolo prodotto dal team dell’UNSW ha un diametro simile a quello degli endoscopi terapeutici disponibili in commercio (circa 11-13 mm), cioè abbastanza ridotto da poter essere inserito nel tratto gastrointestinale umano. Rispetto agli strumenti chirurgici endoscopici esistenti, l’F3DB è stato progettato come uno strumento endoscopico all-in-one che permette, quindi, di utilizzare un unico braccio per le diverse operazioni endoscopiche, evitando tempi procedurali più lunghi e il rischio di infezione.

Cosa ci aspetta in futuro

Il team di ricerca afferma che con un ulteriore sviluppo, e potenzialmente entro cinque o sette anni, questa tecnologia potrebbe essere utilizzata dai medici chirurghi per accedere ad aree difficili da raggiungere all’interno del corpo, attraverso piccole incisioni cutanee o orifizi naturali.

Infatti, questo sistema offre il potenziale per la ricostruzione precisa di ferite tridimensionali all’interno del corpo, come lesioni della parete gastrica o danni e malattie all’interno del colon, e permette di arrivare in aree ristrette che sarebbero altrimenti difficili da raggiungere, grazie al suo corpo flessibile.

Il dispositivo F3DB, attualmente, è l’unico in grado di svolgere questa funzione.

Inoltre, i ricercatori affermano che il robot potrà ulteriormente essere rimpicciolito, per permettere usi in campo medico sempre più precisi e meno invasivi.

La prossima fase di sviluppo di questo piccolo robot, che ha ottenuto un brevetto provvisorio, sarà la sperimentazione in vivo sugli animali, per dimostrarne l’uso pratico. I ricercatori prevedono, inoltre, di implementare funzionalità aggiuntive, come una fotocamera integrata e un sistema di scansione in tempo reale in grado di ricostruire la tomografia 3D del tessuto all’interno del corpo.

Fonti
1. Thai MT, Phan PT, Tran HA, Nguyen CC, Hoang TT, Davies J, Rnjak-Kovacina J, Phan HP, Lo-vell NH, Do TN. Advanced Soft Robotic System for In Situ 3D Bioprinting and Endoscopic Surgery. Adv Sci (Weinh). 2023 Feb 19:e2205656.

Cover Photo di Yaroslav Shuraev su Pexels

Roberta Altobelli
Roberta Altobelli è una science writer e medical writer freelance. La sua curiosità e la voglia di imparare cose nuove sono pari, forse, solo alla sua passione per la scrittura. Per questo, dopo la laurea in Biotecnologie Mediche, ha conseguito un Master in Genetica Forense e un Master in Comunicazione della Scienza. Oggi, il suo laboratorio è composto dalla tastiera di un pc e da una scrivania che, appena può, diventa vista mare.

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