Una nuova e veloce tecnica per il bioprinting 3D

Fra tutte le innumerevoli possibilità che la stampa 3D sta dimostrando di poter offrire, una delle più interessanti, ed allo stesso tempo affascinanti, è quella di poter stampare tessuti ed altre strutture che contengano cellule viventi. Per questo motivo sarebbe più appropriato parlare di bioprinting 3D, ovvero quella branca che utilizza e combina cellule, fattori di crescita o biomateriali. Abbiamo già visto l’enorme potenziale di questa tecnologia, dallo sviluppo di modelli per studiare il cancro, alla realizzazione di cartilagini ed ossa iperelastiche.

Questa volta, invece, parliamo della nuova tecnica sperimentata dalla University of Twente che combina velocità ed elevata precisione, grazie alla microfluidica, per ottenere strutture 3D che possano, ad esempio, andare a riparare tessuti danneggiati.

“In-air microfluidics”

https://vimeo.com/253422847

La microfluidica è quel campo di ricerca che si occupa della manipolazione di piccolissime quantità di liquido (nell’ordine dei nano-picolitri) e che, grazie alla precisione che riesce a garantire, sta trovando numerose applicazioni. Ne sono d’esempio i cosiddetti lab-on-a-chip o il dispositivo del MIT che utilizza le onde sonore per l’analisi del sangue. Il problema, però, sta nella velocità con la quale è possibile spostare quantità così piccole che, di norma, si aggira sul microlitro al minuto.

L’idea dei ricercatori è stata allora quella di manipolare questi fluidi non più in piccolissimi canali, ma in aria. Così sono giunti alla tecnica che loro stessi chiamano “in-air microfluidics“. Questa consiste nell’utilizzo, nel processo di stampa, di due getti che vadano a collidere in aria per poi fluire su un substrato rotante. Uno contiene cloruro di calcio e l’altro un alginato che solidifica in aria.

In questo modo è possibile catturare cellule viventi all’interno della stuttura 3D, simile ad una spugna, che viene a crearsi, senza che queste vengano danneggiate dal calore o dai raggi UV che, invece, vengono impiegati in altre tecniche di stampa 3D.

Questo approccio mostra due vantaggi fondamentali. Il primo è sicuramente la velocità; infatti, impiega solo un paio di minuti per riempire un volume di un centimetro cubo, contro le ben quasi 17 ore che impiegherebbe la microfluidica tradizionale. Il secondo è la possibilità di combinare getti con diversi tipi di fluidi che vadano a combinarsi in un nuovo materiale attraverso la “collisione”.

La ricerca, ‘In-air microfluidics enables rapid fabrication of emulsion, suspension and 3D modular (bio)materials’, è stata pubblicata sulla rivista Science Advances.