Nel laboratorio di Alberto Pappalardo, medico e postdoc specializzato in dermatologia e tessuti
Costruzione della pelle a forma di mano
La tecnologia per far crescere le strutture della pelle non lo èha subito cambiamenti significativi in 40 anni; di solito sono toppe piatte rettangolari o rotonde. Questo è un problema, dice Hassan Erbil Abachi, assistente professore, bioingegnere e consulente di Pappalardo, perché queste forme non corrispondono alle forme di parti del corpo come dita e volti. L'applicazione di patch 2D a contorni 3D richiede più patch, il che significa più punti e interventi chirurgici più lunghi. Sembra peggio esteticamente e funziona peggio meccanicamente.
In un articolo su Science Advances, il teamha descritto il suo processo per realizzare un innesto tridimensionale, che chiamano "infinito", nel senso che è modellato per adattarsi a una parte del corpo e non ha cuciture. Hanno iniziato stampando in 3D un'impalcatura che consente alle cellule della pelle di crescere nella forma desiderata. Pappalardo ha seminato cellule umane a strati attorno all'impalcatura e poi ha aspettato che quelle cellule costruissero una fitta rete di molecole strutturali. La pelle ingegnerizzata segue più da vicino la forma e la funzione rispetto a qualsiasi altra precedente e, quando è stata testata su un mouse, si è integrata come se fosse una pelle nativa: ci sono voluti 30 secondi per l'applicazione e 10 minuti per il completamento.
Il team di Abacha ha iniziato il suo esperimento concoltivazione della buccia di semplice forma cilindrica. Hanno usato una scansione 3D o un modello digitale per stampare un'impalcatura di plastica permeabile per le cellule in due strati di pelle: il derma interno e l'epidermide esterna. Pappalardo getta fibroblasti (cellule dermiche) con collagene attorno all'impalcatura. Entro due settimane, lo strato è maturato e quindi lo scienziato ha seminato i cheratinociti, le cellule epidermiche. Questa combinazione è stata esposta all'aria da un lato e al liquido dall'altro per una settimana, come la nostra pelle. E ha funzionato. "Abbiamo pensato: se possiamo fare un cilindro, allora possiamo fare qualsiasi forma", dice Abatsi.
La svolta ha scatenato un dibattito all'interno della scienzagruppi: un gruppo di scienziati voleva farsi una faccia, ma quello che voleva provare la mano ha vinto. Hanno immaginato una struttura a cinque dita che potesse essere aperta al polso, indossata come un guanto e poi cucita. "Dovrai solo bendare l'area del polso e quella sarà la fine dell'operazione", dice Abatsi.
Pertanto, il laboratorio ha stampato una cornice a cinque ditadelle dimensioni di un pacchetto di zucchero, hanno preparato le cellule come prima e poi hanno testato la resistenza della struttura rispetto agli innesti tradizionali. Quando testate per la deformazione meccanica, le strutture "senza bordi" hanno sovraperformato quelle piatte del 400%.
Ma può un tale innesto cutaneosistemarsi davvero? La dimostrazione di Pappalardo sui topi, che ha finito per fare 11 volte, dice di sì. Ha scelto l'arto posteriore del topo perché la geometria di quest'area è molto complessa. Quattro settimane dopo la sostituzione della pelle, il costrutto artificiale è stato completamente integrato nella pelle circostante del topo.
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