La perdita dei capelli è un problema comune che affligge milioni di persone in tutto il mondo, e sebbene esistano diversi trattamenti per contrastare la calvizie, come i trapianti di capelli, le lozioni e i farmaci, nessuno di essi offre una soluzione definitiva e naturale. Tuttavia, una nuova ricerca potrebbe cambiare la situazione, grazie all’uso della biostampa 3D per creare follicoli piliferi artificiali.
La biostampa 3D è una tecnica che utilizza una stampante 3D per depositare strati di materiali biologici, come cellule, proteine e gel, per formare strutture tridimensionali simili a tessuti o organi. Questa tecnologia ha già dimostrato il suo potenziale in vari campi della medicina rigenerativa, come la creazione di pelle, ossa, cartilagini e vasi sanguigni.
Ora, un team di ricercatori del Rensselaer Polytechnic Institute negli Stati Uniti ha fatto un passo avanti, utilizzando la biostampa 3D per far germogliare strutture simili a follicoli piliferi nel tessuto cutaneo umano coltivato in laboratorio, con il loro studio che è stato poi pubblicato sulla rivista Science Advances.
La biostampa 3D è una tecnologia che permette di creare tessuti e organi umani funzionali utilizzando la stampa 3D. Questa tecnologia ha un grande potenziale per la medicina rigenerativa e i trapianti di organi, ma presenta anche diverse sfide che devono ancora essere superate. Alcune di queste sfide sono:
- la qualità e la disponibilità dei bioinks, ovvero i materiali biologici utilizzati per la stampa. I bioinks devono essere compatibili con le cellule, avere una buona viscosità e resistenza, e mantenere la loro funzionalità dopo la stampa. Inoltre, devono essere facilmente reperibili e prodotti in grandi quantità;
- la risoluzione e la velocità di stampa, ovvero la capacità di creare strutture precise e complesse in tempi brevi. La risoluzione di stampa dipende dalla dimensione dell’ugello, dalla qualità del bioink e dalla precisione del movimento della stampante. La velocità di stampa dipende dalla viscosità del bioink, dalla temperatura di stampa e dalla complessità della struttura. Una maggiore risoluzione e velocità di stampa sono necessarie per creare organi più grandi e dettagliati;
- la vascolarizzazione e l’innervazione, ovvero la formazione di vasi sanguigni e nervi all’interno dei tessuti e degli organi stampati. Questi elementi sono essenziali per il nutrimento, l’ossigenazione e la comunicazione delle cellule, e per la funzionalità e la sopravvivenza degli organi. Tuttavia, la creazione di reti vascolari e nervose complesse e ramificate è ancora una sfida tecnica e biologica;
- la sicurezza e l’efficacia, ovvero la garanzia che i tessuti e gli organi stampati siano sicuri per l’uso clinico e abbiano le stesse prestazioni degli organi naturali. Questo richiede una rigorosa valutazione e validazione dei prodotti della biostampa, attraverso test in vitro, in vivo e su modelli animali e umani. Inoltre, richiede il rispetto di standard di qualità e di buone pratiche di fabbricazione;
- la regolazione e l’etica, ovvero la definizione di norme e principi che regolino lo sviluppo e l’applicazione della biostampa. Questo implica affrontare questioni come la proprietà intellettuale, la responsabilità civile, il consenso informato, la privacy, la dignità, la giustizia e la solidarietà. Inoltre, implica considerare le implicazioni sociali, culturali e morali della biostampa, soprattutto se usata per scopi di potenziamento umano.
Queste sono alcune delle principali sfide che la biostampa 3D deve affrontare per diventare una tecnologia matura e affidabile nel campo della medicina, nonostante ciò la ricerca e l’innovazione in questo settore sono in rapida crescita e sviluppo, e si prevede che nei prossimi anni si vedranno importanti progressi e risultati.
Il processo di biostampa 3D dei capelli
Il processo dietro la biostampa 3D dei capelli, inizia con la coltivazione di campioni di cellule della pelle e del follicolo in un laboratorio, che vengono poi mescolati con proteine speciali e altri materiali per creare un cosiddetto “bio-inchiostro”, questa sostanza viene quindi inserita nella pelle coltivata in laboratorio utilizzando un ago estremamente sottile che costruisce la struttura strato dopo strato, proprio come qualsiasi forma di stampa 3D.
Alla fine, le cellule della pelle migrano verso i canali che circondano le cellule ciliate, creando strutture simili a follicoli piliferi profondamente incastonate nello strato del derma della pelle, con queste strutture che sono in grado di produrre sebo, il grasso naturale che lubrifica i capelli e la pelle, e di esprimere geni specifici dei follicoli piliferi.
Allo stato attuale, questi tessuti artificiali durano solo due o tre settimane, il che non è sufficiente per lo sviluppo delle ciocche di capelli, nonostante questo considerate le sfide affrontate in precedenza in questo campo, il team è soddisfatto dei progressi compiuti.
“La ricostruzione dei follicoli piliferi utilizzando cellule di derivazione umana è stata storicamente una sfida. Alcuni studi hanno dimostrato che se queste cellule vengono coltivate in un ambiente tridimensionale, possono potenzialmente dare origine a nuovi follicoli piliferi o fusti piliferi, e il nostro studio si basa su questo lavoro”
ha affermato il dott. Pankaj Karande, professore associato di ingegneria chimica e biologica presso il Rensselaer Polytechnic Institute e autore principale dello studio, il quale ha poi in seguito aggiunto:
“Il nostro lavoro è una prova di concetto che le strutture dei follicoli piliferi possono essere create in modo altamente preciso e riproducibile utilizzando la biostampa 3D. Questo tipo di processo automatizzato è necessario per rendere possibile la futura bioproduzione della pelle”.
Anche se a prima vista, la biostampa 3D potrebbe sembrare un rimedio contro la caduta dei capelli, le preoccupazioni estetiche non sono la ragione principale per cui viene sviluppata questa biotecnologia, l’obiettivo è invece quello di sviluppare una pelle coltivata in laboratorio che agisca proprio come la pelle umana naturale.
Non solo i capelli conferiscono alla pelle un aspetto più naturale, ma i follicoli sono punti cruciali della pelle che producono sudore, aiutano a regolare la temperatura corporea e contengono cellule staminali che aiutano la guarigione. I follicoli piliferi sono importanti anche per l’assorbimento di medicinali e cosmetici topici, il che significa che la loro presenza è importante per la pelle coltivata in laboratorio utilizzata nei test antidroga.
Detto questo, altri ricercatori stanno attualmente esaminando la possibilità di utilizzare la biostampa 3D per futuri trattamenti contro la caduta dei capelli, ad esempio, un team della Columbia University ha recentemente dimostrato di poter creare follicoli piliferi umani funzionanti a partire da cellule staminali pluripotenti indotte, che possono essere ottenute da qualsiasi fonte di cellule adulte, come la pelle o il sangue. Questi follicoli sono stati poi trapiantati con successo su topi calvi, dove hanno prodotto capelli umani.
Questi studi aprono la strada a nuove possibilità per la rigenerazione dei capelli e la cura della pelle, sfruttando le potenzialità della biostampa 3D e delle cellule staminali. Sebbene ci siano ancora molte sfide da superare, come la sicurezza, l’efficacia e la scalabilità, la ricerca in questo campo è promettente e potrebbe portare a soluzioni innovative per milioni di persone che soffrono di calvizie o di altre condizioni cutanee.
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