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Novità nei trapianti di cornea: l’innovazione della stampante 4D

Novità nei trapianti di cornea: l’innovazione della stampante 4D

Dopo il trapianto di cornea con l’ausilio di una stampante 3D ora si migliora con quella 4D

In Gran Bretagna il gruppo di ricerca della Newcastle University ha ideato una cornea biomeccanica in grado di modificare la propria forma in modo da adattarsi alle condizioni desiderate. Generando così la cornea 4D.

La cornea e la sua funzione

La cornea possiede una struttura piuttosto complessa e possiede una limitata capacità autoriparativa dovuta principalmente dall’assenza di vasi sanguigni e linfatici nella matrice. Numerosi fattori, esterni o genetici, ne possono modificano la curvatura o la trasparenza, il cui unico trattamento attualmente possibile è la completa sostituzione. A tal proposito, si stima che la cornea sia il tessuto maggiormente trapiantato, con 5-6 mila interventi l’anno.

A causa di questo problema, sono importanti le ultime novità in campo biomedico, come trapianti di cornea mediante l’ausilio di cornee stampante 3D, oppure il più radicale occhio bionico creato con stampanti 3D. Attualmente la strategia d’azione più gettonata è il trapianto di cornee stampate in 3D a causa della mancanza di donatori, soluzione questa non esente da problemi.

I difetti della cornea 3D

Negli ultimi anni, a causa della mancanza di donatori di cornea, i medici hanno optato per l’utilizzo di cornee create con la tecnologia delle stampanti 3D. Attualmente, però, occorre migliorarne l’attività contrattile delle cellule stromali incorporate all’interno dello Scaffold di collagene 3D. Le migliori realizzazione, infatti, risultano ancora imperfette. La cornea artificiale, così come quella naturale, è composta sia da collagene che da cheratociti. Il collagene, in natura, è organizzato in modo estremamente preciso, così da assicurarne una corretta funzionalità, trasparenza e rigidità. Tutto ciò è garantito dall’interazione tra i cheratociti dello stroma e le cellule epiteliali della cornea. Fino a poco fa era ritenuto impossibile riprodurre artificialmente il meccanismo di funzionamento. Lo stroma creato in laboratorio risultava essere troppo soffice e poco duraturo.  Il problema era legato al materiale utilizzato che, fino a poco tempo fa, non era in grado di emulare la struttura naturale. Per risolvere tale problema, quindi, si è pensato ad una tecnologia 4D.

La cornea 4D

Normalmente, la stampante 3D, grazie ad un modello creato al computer, genera una serie di strati in sezione trasversali, che si sovrappongono l’uno sull’altro per ottenere l’oggetto desiderato. Il problema principale di questi oggetti è che sono “statici”.

Per risolvere questo problema si è pensato di progettare oggetti 3D che, una volta stampati, fossero in grado di assumere nuove forme in fase di post produzione. Tutto ciò grazie a stimoli che possono essere sia esterni che interni. Ciò ha dato alla cornea la capacità modificare la sua struttura nel tempo per cui la tecnica è definita 4D. È importante sottolineare che il cambiamento deve essere programmato a priori e non dev’essere un rimodellamento che avviene naturalmente nel tempo.

Gli scienziati britannici sono riusciti a creare un idrogel di collagene combinato con un lipopepti in grado di fornire un substrato idoneo a far aderire le cellule stromali corneali umane.

In questo modo, le cellule stromali possono auto-curvarsi assumendo una forma prestabilita. Per farlo è stato utilizzato uno specifico peptide allo scopo di regolarne la contrazione cellulare, ricreando quanto accade durante la normale morfogenesi dei tessuti, che acquisiscono fisiologicamente la forma di cupola.

Questo non è solo che l’inizio di quello che sicuramente sarà il futuro delle protesi biomedicali e soprattutto del trapianto dei tessuti biomeccanici.

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