Stampa in 3D e Bioprinting, tesina

Tesina maturità Liceo scientifico su Stampa in 3D e Bioprinting. Argomenti tesina: stampa in 3D e Bioprinting, metodi, applicazioni, prospettive,curve in 3D nello spazio cartesiano.

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  • 28-07-2015
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Introduzione Stampa in 3D e Bioprinting, tesina


Questa tesina descrive la tecnologia al servizio della scienza attraverso la stampa in 3D e Bioprinting. Il tissue engineering (Ingegneria dei Tessuti TE) è una scienza multidisciplinare che, attraverso i principi della chimica, della biochimica, della medicina, dell'ingegneria, della fisica e della matematica, si propone di costruire in vitro tessuti biologici (epiteliali, vascolari, nervosi, ossei, cartilaginei,…) destinati alla sostituzione di parti del corpo umano danneggiate o affette da patologie. E’ un campo di ricerca multidisciplinare emerso recentemente all’interno dell’area dei biomateriali che sta avendo una crescente diffusione nella comunità scientifica. I primi articoli in cui si cominciò a parlare delle tecniche e degli approcci che confluirono nel tissue engineering furono pubblicati nella seconda metà degli anni ottanta del secolo scorso.
Le pubblicazioni nel corso di questi trent’anni si sono fatte sempre più numerose e ampie. Semplificando, si può dire che le varie tecniche di tissue engineering si compongono da quattro parti fondamentali: -cellule; -molecole biologiche; -scaffold; -fattori di crescita. Per ottenere le cellule da usare vi sono vari metodi, ma una prima distinzione si può fare tra le cellule di tessuti fluidi come il sangue, o le cellule di tessuti solidi come la pelle. Nel primo caso si usano metodi come la centrifugazione o l’aferesi per separare le cellule dagli Altri componenti.
Per quanto riguarda invece le cellule di tessuti solidi si procede prima alla frammentazione del tessuto e poi tramite l’impiego di enzimi, che digeriscono la matrice extracellulare, si ottengono cellule in ambiente liquido che verranno trattate come nel primo caso. Le cellule impiegate possono essere di vario tipo: -autologhe: prelevate dallo stesso individuo su cui sarà eseguito l’impianto. Questo tipo di cellule abbatte drasticamente i problemi di rigetto e di trasmissione di malattie; -allogeniche: provenienti da un donatore della stessa specie; -xenogeniche: ottenute da un donatore di un’altra specie; -staminali: cellule indifferenziate che hanno la capacità crescendo di dividersi in cellule specializzate di vario tipo. Lo Scaffold è un supporto in cui vengono generalmente impiantate le cellule e fornisce un sostegno alla crescita del tessuto. Gli Scaffold possono essere biodegradabili o permanenti, naturali o sintetici, ma devono sempre essere - 4 - biocompatibili. Le funzioni dello Scaffold oltre a quella di sostegno, sono anche di permettere l’adesione e il movimento delle cellule e fungere da trasportatore di fattori biochimici e di sostanze necessarie allo sviluppo delle cellule. Materiali sintetici usati sono ad esempio il PLA (acido polilattico), PGA (acido poliglicolico) e il PCL (acido policaprolattone) e molti altri sviluppati recentemente. Molti materiali naturali sono derivati dalla ECM (matrice extra-cellulare) come fibrina e GAGs ( glicosamminoglicani). Tra i GAGs uno dei più usati è l’acido ialuronico, abbondantemente presente nel nostro organismo. I fattori di crescita o grow factors servono per far maturare il tessuto appena stampato il più velocemente possibile.
Vi è un ampio margine di miglioramento in questo ambito, infatti al momento la tecnica più usata prevede tempi di maturazione anche di mesi. Il passaggio quindi da una struttura allo stato liquido a una solida dove le varie sfere di bioink si sono fuse assieme, è un fattore fondamentale e al momento limitante. Due differenti approcci si sono evidenziati negli ultimi anni: Top-down e Buttom-up. Il primo prevede l’uso di tecniche per controllare e modificare le micro caratteristiche di una grande struttura preesistente. L’approccio Buttom-up prevede l’utilizzo di piccoli blocchi successivamente assemblati insieme. Assomiglia quindi molto a quello che succede in natura dove spesso le strutture complesse sono formate dall’assemblaggio organizzato di unità funzionali elementari. Quindi partendo da piccole unità funzionali tutte uguali, si può formare una più complessa e modulare struttura. Il bioprinting è una tecnica Buttom-up dove le piccole unità funzionali non sono altro che gocce di bioink.
La tesina di maturità permette anche dei collegamenti con le varie materie scolastiche.

Collegamenti

Stampa in 3D e Bioprinting, tesina


Scienze -

Stampa in 3D e Bioprinting, metodi, applicazioni, prospettive

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Matematica -

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