Avanzamento della bio-stampa di cellule viventi per la medicina rigenerativa

Risultato atteso:

Questo argomento mira a sostenere attività che abilitano o contribuiscono a uno o più impatti attesi della destinazione “Sviluppo e utilizzo di nuovi strumenti, tecnologie e soluzioni digitali per una società sana”. A tal fine, le proposte nell'ambito di questo argomento dovrebbero mirare a fornire risultati che siano diretti, adattati e che contribuiscano alla maggior parte dei seguenti risultati attesi:

• Gli scienziati biomedici del mondo accademico e dell'industria avranno accesso a intere unità di bio-stampa progettate per rigenerare il tessuto umano.
• I professionisti sanitari acquisiranno informazioni sull'uso sicuro ed efficace delle apparecchiature che consentono terapie avanzate con tessuto umano bio-stampato.
• I fornitori di servizi sanitari disporranno di strumenti che consentiranno loro di trattare condizioni con esigenze mediche insoddisfatte.
• I singoli pazienti beneficeranno di un approccio personalizzato alla loro rispettiva condizione medica grazie alla soluzione di medicina rigenerativa bio-stampata.

Ambito:

La bio-stampa 3D funzionale tessuto-specifica di cellule viventi ha fatto progressi significativi come nuovo approccio per le applicazioni di trapianto nella medicina rigenerativa. Attualmente sono in fase di sviluppo diversi tipi di tecnologie di bio-stampa per la riparazione di diversi tessuti o organi bersaglio. Per liberare appieno il potenziale dei costrutti cellulari bio-stampati per la medicina rigenerativa, è necessario superare ancora diversi ostacoli. Vari studi in modelli preclinici hanno dimostrato che i costrutti o tessuti cellulari bio-stampati sono molto promettenti per la medicina rigenerativa, consentendo la stampa di innesti tissutali autologhi, evitando così reazioni avverse innesto-ospite. Tuttavia, la traslazione di tali approcci in contesti clinici (cioè umani) e la loro applicazione agli organi interni devono ancora essere indagate e dimostrate. A seconda del sito bersaglio effettivo (cioè il tessuto o l'organo difettoso nel corpo umano) possono essere preferibili diversi approcci di bio-stampa. Per la stampa di tessuti complessi e in particolare di interi organi, un approccio in vitro seguito da trapianto è la via preferita. La bio-stampa “in-situ”, a volte indicata anche come “in-vivo” o “intraoperatoria”, riflette un processo di bio-stampa eseguito su un soggetto vivente in un contesto chirurgico e in alcuni casi (ad esempio, la riparazione dei tessuti) presenta vantaggi rispetto a una tecnica di bio-stampa in vitro seguita da trapianto. La bio-stampa in-situ comporta la modellazione diretta di bio-inchiostri sul corpo di un paziente nel sito bersaglio, consentendo la costruzione precisa di una struttura tissutale corrispondente al sito all'interno della posizione fisiologica effettiva in cui è necessaria la rigenerazione o la riparazione. In quanto tale, la bio-stampa in-situ consente un'elevata adattabilità, un rischio ridotto di contaminazione, una migliore vitalità cellulare, funzione e integrazione nell'ospite. Le elevate densità cellulari presenti negli organi vitali umani sottolineano l'importanza dei bio-inchiostri che contengono meno biomateriali aggiuntivi come matrice. Quindi la bio-stampa di costrutti cellulari che comprendono densità cellulari simili a quelle del tessuto nativo può facilitare la riparazione e/o la rigenerazione di tessuti complessi difettosi o organi interni. Per tali approcci è necessaria una meticolosa ingegnerizzazione delle apparecchiature di bio-stampa, che coinvolge sofisticati strumenti microchirurgici e piattaforme di imaging medico. Per ottenere la funzione desiderata e per imitare i segnali naturali nei tessuti nativi per i bio-costrutti stampati in vitro, è necessario l'uso di stimoli aggiuntivi, mentre gli approcci in-situ normalmente si basano sul corpo come bioreattore naturale che fornisce i segnali extracellulari necessari. Recentemente, sono state studiate combinazioni di bio-stampa in-situ con stimoli in tempo reale, anche per la riparazione di organi interni. Tuttavia, rimangono colli di bottiglia che devono essere superati, come l'integrazione con le modalità di imaging esistenti e le procedure chirurgiche o la stabilità e la funzionalità a lungo termine del bi…