Tessuti multistrato biostampati per la ricostruzione del viso
La ricostruzione facciale può essere utile alle persone i cui lineamenti sono stati alterati fisicamente a causa di incidenti, malattie o violenze. Solitamente, la procedura prevede innesti di tessuti molto complessi, difficili da produrre persino per gli esperti di ingegneria. Uno dei problemi principali in tal senso è garantire un apporto di sangue sufficiente. La maggior parte dei tessuti del corpo umano si basa su complesse strutture vascolari gerarchiche per nutrire le cellule e rimuovere i rifiuti: i trapianti, pertanto, devono disporre di arterie, vene e capillari sufficienti per realizzare lo scambio di gas e sostanze nutritive necessario affinché il tessuto venga accettato dall’organismo e sopravviva. «La sfida consiste nel creare una vascolarizzazione multiscala che integri in maniera completa il tessuto e lo alimenti», spiega Shulamit Levenberg(si apre in una nuova finestra), docente presso l’Istituto israealiano di tecnologia Technion. «Senza la vascolarizzazione, il tessuto non riceve ossigeno e sostanze nutritive e le cellule muoiono», aggiunge. Mentre sono già stati dimostrati con successo elementi del viso come ossa, pelle e muscoli, sino ad ora ciò non è avvenuto per i tessuti molli compositi degli strati facciali. Nell’ambito del progetto VesselNet(si apre in una nuova finestra), finanziato dal Consiglio europeo della ricerca(si apre in una nuova finestra), Levenberg e i suoi colleghi hanno lavorato al fine di ottimizzare ulteriormente una procedura che consenta di superare le sfide associate al tessuto composito facciale. L’approccio proposto crea la rete vascolare in vitro prima del trapianto, permettendo di realizzare tessuti più spessi che hanno maggiori probabilità di successo a livello di trapianto.
Biostampa di tessuti compositi
Nel corso del progetto, il team ha sviluppato una tecnica che prevede la biostampa del tessuto in modo che, prima del trapianto, sia già dotato di vasi sanguigni, nello specifico grandi vasi che si collegano alle arterie e alle vene e una piccola rete capillare collegata ai grandi vasi stessi. Il progetto si era prefisso la creazione di una rete vascolare funzionale in vitro, la progettazione di tessuti compositi spessi e l’integrazione di tali tessuti per ricostruire i difetti del viso.
Sviluppare un sistema vascolare multistrato
I ricercatori sono riusciti a biostampare tessuti molli e ossei multistrato con una vascolarizzazione su più scale in grado di funzionare in condizioni di flusso continuo. I risultati ottenuti dal progetto sono stati pubblicati su una serie di riviste sottoposte a revisione paritaria. Il nuovo sistema vascolare multistrato ricorre all’impiego di vari polimeri a forma di vasi sanguigni disposti in modo gerarchico. I tessuti viventi con i capillari sono stati creati all’interno di un bioinchiostro di collagene umano, mentre questi ultimi sono collegati a germogli di vasi che emergono dai grandi vasi; la struttura del sistema consente di offrire un flusso sanguigno continuo in tutto il tessuto. L’équipe è stata successivamente in grado di utilizzare questi tessuti in modelli animali al fine di riparare grandi difetti nel tessuto osseo, muscolare e adiposo. «Abbiamo condotto esperimenti su piccoli e grandi animali in qualità di studi pre-clinici», osserva Levenberg, che ha rivestito il ruolo di coordinatrice del progetto VesselNet. L’approccio adottato da VesselNet potrebbe un giorno portare alla creazione di tessuti su misura, coltivati in laboratorio, in grado di risolvere problemi specifici del paziente interessato.
Progressi nel campo della chirurgia ricostruttiva
I tessuti compositi spessi creati durante lo svolgimento di VesselNet potrebbero esercitare un importante impatto sulla chirurgia ricostruttiva, mentre il processo e il prodotto miglioreranno anche la nostra comprensione in merito ai meccanismi di organizzazione dei tessuti stessi. Il team si augura ora di sviluppare ulteriormente la ricerca, motivo per cui sta cercando di ottenere una sovvenzione che consenta di passare alla fase di sperimentazione clinica con l’obiettivo finale di riparare grandi difetti nei tessuti umani in seguito a lesioni, traumi o interventi chirurgici di rimozione di tessuti cancerosi. «Stiamo continuando a ottimizzare le procedure, compresi nuovi metodi di stampa e bioreattori migliorati per la crescita del tessuto, e speriamo di giungere alla sperimentazione clinica il prima possibile», conclude Levenberg.
