Buono come nuovo

Sostituzioni di bioprinting per legamenti usurati

Come la maggior parte di noi, probabilmente stampi ricette o carte d'imbarco di tanto in tanto, ma hai mai pensato di stampare sostituti per legamenti usurati o feriti nel tuo corpo?

Utilizzando una biostampante 3D costruita a mano assemblata per meno di $ 10,000 da componenti standard, la scienziata dell'Università del New Mexico Christina Salas, PhD, sta lavorando duramente per sviluppare un metodo per creare legamenti su ordinazione che sono buoni come nuovo.

I legamenti sono bande di fibre dure ed elastiche che collegano le ossa tra loro e stabilizzano le articolazioni. Ma possono sfilacciarsi e strapparsi e sono notoriamente difficili da riparare.

"In questo momento siamo in una fase investigativa", afferma Salas, un assistente professore presso il Dipartimento di Ortopedia e Riabilitazione dell'UNM e presso la Facoltà di Ingegneria. Recentemente ha ricevuto una sovvenzione biennale di 150,000 dollari dal National Institutes of Health che le consentirà di dedicare più tempo alla sua ricerca.

Il premio è arrivato come supplemento al Clinical & Translational Science Award dell'UNM, afferma Richard S. Larson, MD, PhD, vice cancelliere esecutivo presso l'UNM Health Sciences Center.

"Il Dr. Salas offre esperienza in più ambiti per affrontare un problema persistente in ortopedia", afferma Larson. "Il suo lavoro ha un reale potenziale per migliorare la qualità della vita di molti pazienti che soffrono di lesioni ai legamenti".

Le rotture dei legamenti si verificano comunemente con lesioni sportive, nonché da incidenti o dall'usura che deriva dall'età. I legamenti possono guarire - lentamente - ma in molti casi è necessaria la riparazione chirurgica.

Quando i chirurghi "riparano" un legamento strappato, ciò che stanno realmente facendo è raccogliere una lunghezza di tendine da altre parti del corpo, dice Salas. Praticano dei fori attraverso le ossa adiacenti, quindi infilano le estremità del tendine e le fissano.

Il tendine trapiantato ha lo scopo di sostituire il legamento strappato. Ma i tendini non sono meccanicamente equivalenti ai legamenti: si allungano e questo può causare troppa instabilità nell'articolazione, dice.

Altri hanno cercato di sviluppare legamenti artificiali, con scarso successo, dice Salas. Un grosso ostacolo è stato capire come attaccare saldamente i legamenti all'osso.

Salas pensa di avere una soluzione. "Ciò su cui ci siamo concentrati è lo sviluppo di un'impalcatura per la rigenerazione articolare", ha detto.

Ha diversi brevetti in attesa di una tecnica in cui una bio-stampante 3D si alterna con un dispositivo chiamato elettrospinner a campo vicino che può creare fibre lunghe e ultrafini che simulano le fibre di collagene nei legamenti.

I due dispositivi, in un'unica piattaforma, a turno costruiscono uno "scaffold" di materiali biodegradabili che è una replica perfetta delle ossa adiacenti e del legamento che le unisce. Con le fibre inserite tra strati alternati di osso depositati dalla stampante 3D, viene creata una connessione stretta per un'articolazione stabile.

Quindi l'impalcatura viene "seminata" con cellule staminali che si replicheranno e si svilupperanno nella struttura unica intrecciata di legamenti e ossa dell'articolazione originale. Per un chirurgo sarebbe quindi una cosa semplice innestare la nuova articolazione sulle estremità delle ossa esistenti.

Salas spera che la nuova sovvenzione NIH consentirà lo sviluppo di un prototipo funzionale adatto alla commercializzazione. Se tutto funziona come previsto, potrebbe arrivare un momento in cui un paziente con una lesione articolare verrà sottoposto a una scansione 3D che verrà rapidamente tradotta in una parte di ricambio personalizzata stampabile su ordinazione - e questa sarebbe una buona notizia per tutti.