Introduzione: C'è un collegamento indispensabile nella ricerca medica, cioè gli esperimenti sugli animali. Secondo statistiche incomplete, milioni di animali in tutto il mondo cadono ogni anno vittime di esperimenti scientifici. Anche se suona sanguinoso, è anche un processo che lo sviluppo medico deve attraversare. Tuttavia, con lo sviluppo della tecnologia di biostampa 3D negli ultimi anni, si prevede che alcuni costrutti biostampati ottengano la sostituzione funzionale del tessuto vivente e raggiungano gradualmente lo scopo di sostituire gli esperimenti sugli animali.
△In 2014, about 400,000 mice died in the laboratory
18 febbraio 2022 Un progetto finanziato dall'Unione Europea (UE)- sta cercando di ridurre i test sugli animali nella ricerca medica sperimentale attraverso la biostampa 3D. Coordinato dall'Istituto di Bioingegneria della Catalogna (IBEC), il progetto BRIGHTER (Bioprinting by Photolithography: Complex Tissue Engineering at High Resolution and Speed) sta sviluppando nuovi approcci per l'ingegneria tissutale e i processi di bioprinting 3D di medicina rigenerativa per ridurre l'uso della tassidermia in queste aree. Di particolare rilievo, il progetto si concentra sulla fabbricazione della pelle umana utilizzando una nuova tecnica di biostampa basata su fogli di luce laser modellati.
Professor Elena Martinez, coordinator of the BRIGHTER project, said: "Our innovative 3D bioprinting system not only achieves tissue closer to the real thing, but is also much faster than current systems, an essential factor in ensuring the viability of new tissue."
△ A small square containing a matrix of skin cells. Photo via IBEC.
Ridurre i test sugli animali con la stampa 3D
La tecnologia di bioprinting 3D ha fatto passi da gigante negli ultimi dieci anni, con importanti progressi nello sviluppo di tessuti vitali-specifici per i pazienti. Sebbene questi sviluppi promettano per future prove di efficacia, i tessuti sono ancora in gran parte sperimentali e le prove di farmaci sull'uomo sono lontane decenni. Tuttavia, sia il mondo accademico che l'industria stanno lavorando per cambiare questa situazione, con il produttore svedese di biostampanti CELLINK che si impegna a far avanzare la sua ricerca su modelli di test cellulari innocui per animali e utilizzando modelli di pelle in miniatura presso l'Università di Stoccarda per testare l'efficacia dei farmaci antitumorali al fine di eliminare test sugli animali.
Elsewhere, Fluicell's Biopixlar platform has produced highly complex neural models that show potential for future clinical drug screening applications, while UpNano's NanoOne Bio system is focusing on the fabrication of cell culture microstructures that may have Helps reduce the number of animal experiments behind clinical trials.
△CELLINK has acquired in vitro technology specialist MatTek to create a harmless drug testing model. Photo via MatTek.
Un'alternativa più umana alla sperimentazione animale
In addition to IBEC, the Goethe University Frankfurt, the Technion Center in Israel and the biotechnology companies Mycronic and Cellendes are also participating in the BRIGHTER project. The program hopes to overcome many of the technical barriers that currently limit the fabrication of complex human tissue. The partners are collaborating on the development of a novel light-sheet bioprinting process capable of producing complex and accurate in vitro models that can be used for cosmetic and drug testing in the pharmaceutical industry and research settings. To fine-tune the technology, the BRIGHTER team is working to 3D print human skin, a highly complex tissue composed of multiple cell types and structures, such as sweat glands and hair follicles. Hydrogels will form a key component of the bioprinting process, as they form the basis for cells to grow and form new tissues, and they can also be personalized using a patient's own cells. To print skin with the desired structure, shape, and consistency, the researchers are using advanced imaging techniques that combine illumination from light sheets and high-resolution digital masks. By applying the laser directly to the hydrogel, the cells within it can be "patterned" and shaped into the right shape, allowing the team to control the stiffness, shape and size of the 3D printed structures.
The ability to shape hydrogels at a high level is especially critical for successfully printing human skin, because this tissue is made up of many layers of cells of different types. According to the BRIGHTER team, their bioprinting process was also able to create the blood vessels of the printed tissue and enable the function of sebaceous and sweat glands, as well as hair follicles to grow hair. Dr Nuria Torras, a postdoctoral researcher at IBEC, said: "We hope to be able to print a skin sample with an area of 1 square centimeter and a thickness of 1 mm in about 10 minutes with a cell viability rate of over 95 percent , greatly improving current bioprinting conditions. "The BRIGHTER project hopes that successful printing of the in vitro skin model will validate its potential for use in pharmaceutical and research settings, and ultimately reduce animal testing for drug and cosmetic testing.
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