Zucchero come supporto alla stampa 3D di organi umani

Alcuni ricercatori dell’Università dell’Illinois hanno creato un nuovo tipo di stampante 3D capace di produrre forme complesse utilizzando dello zucchero, che può essere utilizzato per far crescere tessuti biologici.

La stampante usa un processo chiamato ‘free-form printing’, letteralmente "stampa a forma libera", per creare intricate strutture che non potrebbero essere ottenute con la normale stampa 3D a layer. E lo fa utilizzando l’isomalto, uno zucchero ottenuto dalla barbabietola, impiegato solitamente per creare decorazioni in pasticceria o nelle pastiglie per il mal di gola.

Il risultato finale è una struttura solubile in acqua che potrebbe avere una grande varietà di applicazioni nella ricerca medica o in ingegneria biomedica. Bisogna dire che non è certo nuovo il concetto si stampa 3D free-form (possiamo banalmente sperimentarlo con una classica penna 3D da poche decine di euro), bensì lo è questa particolare applicazione in campo medico.

“Si tratta di un metodo per creare forme attorno alle quali possiamo modellare materiali morbidi o far crescere cellule e tessuti, facendo poi dissolvere l’impalcatura”. Questo è il commento di Rohit Bhargava, professore di bioingegneria e direttore del Cancer Center in Illinois. “Ad esempio, una possibile applicazione è quella di coltivare tessuti o studiare i tumori in laboratorio. Le colture cellulari vengono solitamente effettuate su piatti piani, questo ci dà alcune caratteristiche delle cellule, ma non è un modo molto corretto per vedere come un sistema funzioni effettivamente. Nel corpo umano ci sono forme ben definite, e forma e funzione sono strettamente correlate”. Il dispositivo e il processo della stampa a forma libera ad isomalto sono stati descritti in un nuovo studio pubblicato su Additive Manufacturing.

Rohit Bhargava, professore di bioingegneria (a sinistra) e Matt Melber, ricercatore.

‘Free-form’ significa che l’ugello letteralmente produce l’oggetto a mezz’aria, con il materiale che si solidifica quasi immediatamente dopo l’estrusione. La stampa 3D con sostanze a base di zucchero in questo modo presenta tuttavia una serie di sfide. I tentativi precedenti hanno avuto frequenti problemi con lo zucchero che tendeva a bruciare o cristallizzare. Per evitare ciò, i ricercatori hanno fatto in modo che il materiale fosse mantenuto ad una temperatura e pressione specifiche. Inoltre, anche il diametro dell'ugello e la velocità di spostamento sono mantenuti stabili per garantire che l'isomalto solidifichi in una struttura relativamente forte.

I ricercatori sperano che un giorno la tecnologia possa essere utilizzata per stampare in 3D gli interi organi umani da zero.