Bio-inchiostri e nuovi tessuti con la stampante 3D: l’ultima frontiera della Medicina rigenerativa

Sviluppare con la stampante 3D nuovi organi tubolari come l’uretra e testare la funzionalità e la sicurezza di ‘tessuti ibridi’ fatti di bio-inchiostri costituiti da idrogel e cellule umane, con l’obiettivo di usare questi tessuti in pazienti con problemi uretrali e non solo: è questo il cuore di STRONG-UR, un progetto di Ricerca e Innovazione finanziato dall'Unione Europea della durata di 48 mesi, incentrato sullo sviluppo e la sperimentazione di strategie innovative per l'ingegnerizzazione di tessuti, al fine di migliorare il trattamento delle patologie uretrali.

Al progetto partecipa anche il team di ricerca guidato dal Prof. Massimiliano Papi, Associato di Fisica presso il Dipartimento di Neuroscienze, con i Ricercatori del Dipartimento di Medicina e Chirurgia Traslazionale i dottori Dania Nachira, Ricercatrice in Chirurgia toracica, e Ivo Boskoski, Ricercatore in Gastroenterologia, che condurrà test in vivo per valutare la compatibilità dei bioinchiostri e la funzionalità dei costrutti biostampati.

«L’Università Cattolica – spiega il Prof. Papi - realizzerà tramite Biostampa 3D delle strutture biologiche sia per riparare lesioni dell’uretra su modelli animali, sia ricostruzione completa 3D dell’uretra da trapiantare sempre su modelli animali».

Supportato da un consorzio di 12 partner provenienti da sei Stati membri dell’UE e uno Stato associato, STRONG-UR unisce competenze provenienti da istituzioni accademiche e ospedaliere e dal mondo dell’industria. Insieme ai docenti dell’Università Cattolica, il team include specialisti in biologia cellulare, biomateriali, stampa 3D e urologia di organizzazioni importanti come l’Università di Aalborg, l’Università di Tampere, l’Università di Ghent e il Centro Medico Universitario di Utrecht. A questi si affiancano leader industriali nella formulazione di bioinchiostri, produzione di dispositivi medici e gestione regolatoria, come 4Tissue, Wellspect AB, Brinter e Adbioink Biosystem Technology.

Il team internazionale, coordinato dall’Università di Aalborg, lavorerà su una combinazione rivoluzionaria di tecnologie di produzione e biomateriali per creare tessuti validi per l’uretra maschile. Questa tecnologia potrebbe migliorare il trattamento dei disturbi del tratto urinario inferiore nei pazienti, ad esempio quelli con fistole uretrali, complicanza comune delle stenosi uretrali di cui soffre circa lo 0,6% della popolazione maschile. Si tratta di una condizione che spesso causa effetti debilitanti sia fisici che psicologici e, nei casi più gravi, può portare a disfunzione sessuale, danni alla vescica e insufficienza renale. Le attuali opzioni chirurgiche presentano limitazioni, tra cui la carenza di tessuti donatori, la mancanza di standardizzazione e i costi elevati.

Il progetto STRONG-UR mira a colmare queste lacune grazie alla tecnologia di biostampa che consente la produzione di costrutti tissutali personalizzabili con una composizione cellulare, una struttura e proprietà meccaniche ottimizzate. Il primo anno del progetto sarà dedicato alla ricerca in laboratorio per analizzare i tessuti e caratterizzare i biomateriali destinati alla biostampa.

«Stiamo conducendo uno studio completo sulla struttura dell’uretra umana per comprenderne meglio l’architettura e le relazioni funzionali – ha affermato il Prof.  Pablo Pennisi, Professore Associato presso l’Università di Aalborg, coordinatore del progetto - Sulla base di queste informazioni svilupperemo strategie di biostampa personalizzate per l’architettura e la composizione delle strutture tissutali. Successivamente, valideremo la tecnologia utilizzando modelli in vivo».

Il Progetto STRONG UR

Il cuore della tecnologia di biostampa di STRONG-UR si basa su biomateriali innovativi: idrogel dinamici che offrono un controllo senza precedenti sulle proprietà meccaniche e biologiche dei costrutti tissutali e che, combinati con cellule mesenchimali prelevate dal grasso, vengono trasformati in bioinchiostri, poi utilizzati per produrre complessi costrutti biologici attraverso processi di produzione all’avanguardia.

L’approccio innovativo del progetto alla riparazione uretrale rappresenta un passo fondamentale per trasformare le tecnologie di biostampa in soluzioni cliniche praticabili su vasta scala per l’ingegneria tissutale di organi tubulari.

Oltre allo sviluppo di costrutti tissutali per applicazioni cliniche, STRONG-UR si concentrerà sulla creazione di una piattaforma di test in vitro basata su tessuti umani per i cateteri uretrali, cioè sulla creazione di mini-uretre umane in provetta da usare come base per i test di nuovi farmaci o trattamenti. Questa piattaforma consentirà una valutazione preclinica più etica e affidabile, superando i metodi convenzionali basati su modelli animali.

«La nostra esperienza nella rigenerazione tissutale e nella progettazione di modelli sperimentali di stampa 3D – conclude il Prof. Papi - svolgerà un ruolo cruciale nello sviluppo delle procedure chirurgiche personalizzate richieste per questo progetto, garantendo una rigorosa validazione dei costrutti stampati».