L’Harvard Research Institute sviluppa la tecnologia del cuore stampato in 3D e i filamenti del cuore stampato possono crescere da soli

Nel Global Health Assessment Report 2019 pubblicato dall’Organizzazione Mondiale della Sanità nel dicembre 2020, le malattie cardiache sono state la principale causa di morte a livello globale negli ultimi 20 anni e le malattie cardiache hanno ucciso più persone che mai. I decessi per malattie cardiache sono aumentati di oltre 2 milioni dal 2000, salendo a quasi 9 milioni nel 2019.

Ci sono molti pazienti gravemente malati che necessitano di un trapianto di cuore, ma l’attesa è sempre troppo lunga e non è raro aspettare più di sei mesi o addirittura prima che la vita si esaurisca. Pertanto, abbiamo bisogno di alternative più efficaci al tessuto cardiaco.

Nel 2017, un team di ricerca dell’ETH di Zurigo ha utilizzato la tecnologia di stampa 3D per creare un cuore in silicone artificiale che batte come un organo nel corpo umano, ma i test dell’epoca hanno dimostrato che poteva durare solo dai 30 ai 45 minuti di utilizzo.

Nel 2019, i ricercatori dell’Università di Tel Aviv in Israele hanno stampato con successo il primo cuore 3D utilizzando cellule e biomateriali dei pazienti. Sebbene questo sia un cuore completo, inclusi vasi sanguigni e ventricoli, ha solo le dimensioni di un cuore di coniglio.

La capacità di rigenerazione del cuore stesso è limitata.Sebbene questi cuori artificiali abbiano determinati risultati, non possono simulare la struttura altamente strutturata e le funzioni complesse del miocardio e il loro ruolo nel ripristino della funzione cardiaca è naturalmente limitato.

Ora, un team di Jennifer Lewis presso il Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering di Harvard e la School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) di Harvard ha sviluppato una nuova serie di tecniche di ingegneria del cuore.

Questo approccio è un miglioramento della tecnologia di bioprinting SWIFT esistente di Wyss, costruita sulla piattaforma di bioprinting 3D. La piattaforma sviluppata dai ricercatori dispone di 1050 singoli pozzi, ciascuno contenente due micropilastri.

I blocchi costitutivi degli organi cardiaci (OBB) preassemblati sono stati formati utilizzando cardiomiociti derivati ​​da cellule staminali pluripotenti indotti artificialmente (hiPSCs-CM), che sono stati quindi rimossi dai micropillari e utilizzati come materie prime per la fabbricazione di bioinchiostri densi utilizzando una stampante 3D durante il processo di stampa Movimento della testina per un ulteriore allineamento.

Dopo le prove, i ricercatori sono stati in grado di stampare matrici intricate e varie di fogli di tessuto cardiaco allineati che erano organizzati e funzionavano come un vero miocardio umano.

Per testare le caratteristiche contrattili delle strutture cardiache stampate, i ricercatori hanno anche stampato “filamenti grandi” che collegano i due grandi pilastri e hanno scoperto che la forza contrattile e la velocità di contrazione prodotte dai filamenti sono aumentate in 7 giorni, indicando che il cuore è sottile. I filamenti continuano a maturare in veri filamenti simili a muscoli.

Ciò significa che questa tecnica può simulare efficacemente la disposizione del sistema sistolico cardiaco nella sua intera gerarchia, dalle singole cellule al tessuto cardiaco più spesso composto da più strati, che è importante per generare cuori funzionali per la terapia sostitutiva.Il tessuto è critico e può anche essere utilizzato per generare più modelli di malattie fisiologiche.

Utilizzando questa tecnologia in futuro, potrebbe essere possibile creare cerotti miocardici altamente strutturati che corrispondono al sito specifico di un attacco cardiaco in diversi pazienti. Ad esempio, i “buchi” specifici del paziente nel cuore dei neonati con difetti cardiaci congeniti potrebbero essere realizzati su misura per rattoppare e i cerotti potrebbero svilupparsi con il bambino piuttosto che dover essere sostituiti man mano che il bambino cresce.

Anche se c’è ancora molta strada da fare prima della realizzazione della stampa 3D di un cuore completamente funzionante e completo, l’emergere di questa tecnologia è già un grande progresso e potrebbe non essere lontano dal giorno in cui sarà difficile liberarsene il “cuore medico”.

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