Gli idropozzi stampati in micro 3D consentono colture cellulari in microgravità
I ricercatori li hanno creati utilizzando una stampante micro 3D BMF per produrre sferoidi
I ricercatori del Buchmann Institute for Molecular Life Sciences della Goethe University di Francoforte sul Meno, in Germania, hanno utilizzato microArch S140, una stampante 3D in microscala del Boston Micro Fabrication (BMF), per aiutare a fabbricare vasi miniaturizzati chiamati pozzi idroelettrici per la coltura di sferoidi cellulari 3D sotto condizioni di microgravità. Lo sforzo faceva parte dell’esperimento Spheroid Aggregation and Viability in Space, o SHAPE, che è supportato dal Centro aerospaziale tedesco (DLR) e sarà eseguito a bordo della Stazione Spaziale Internazionale (ISS), dove la ricerca scientifica viene svolta a orbita terrestre.
Pozzi idrografici e sferoidi per cellule
I pozzetti idrogel personalizzati, o pozzetti, sono realizzati con agarosio, un polisaccaride. Gli idropozzi vengono utilizzati al posto dei recipienti di plastica o di vetro per contenere gli sferoidi in microgravità. Gli sferoidi cellulari sono modelli di tessuto tridimensionali particolarmente adatti per applicazioni come la medicina rigenerativa e la ricerca sul cancro. I compartimenti non adesivi dell’idropozzo facilitano lo scambio dei media attraverso la semplice diffusione e forniscono un ambiente completamente biocompatibile. Gli sferoidi, colture cellulari 3D che vengono coltivate in sospensione all’interno di singoli pozzi idrici, si dispongono in formazioni sferiche. Gli idropozzi impediscono ai singoli sferoidi di aggregarsi in dimensioni incontrollate.
L’esperimento di microgravità SHAPE a cui ha partecipato il Buchmann Institute for Molecular Life Sciences richiedeva pozzi idrici appositamente progettati con un ingresso a forma di imbuto, una sezione trasversale cilindrica e una sezione inferiore a forma di U, conica o tronca. La forma di questa sezione inferiore facilita la formazione di sferoidi e la coltura cellulare a lungo termine. Gli idropozzi sono stati prodotti da stampi positivi, di forma convessa. La stampa 3D su microscala è stata scelta per la fabbricazione di stampi perché può raggiungere un’alta risoluzione, produrre superfici lisce, utilizzare materiali ad alte prestazioni e supportare uno sviluppo rapido.
Stampa 3D in microscala
La stampante per microscala BMF utilizzata, microArch S140, ha una risoluzione ottica di 10 µm e può produrre parti con una finitura superficiale di 0,4-0,9 µm Ra (in alto) e 1,5-2,5 µm Ra (laterale). La tecnologia che alimenta l’S140, la micro-stereolitografia a proiezione (PµSL), fornisce un grado di fluidità e precisione che supera di gran lunga quello delle stampanti stereolitografiche (SLA) standard, che hanno una risoluzione di circa 25-50 µm. Le apparecchiature ad altissima risoluzione di BMF utilizzano resine fotosensibili di livello tecnico e stampano spessori di strato da 10 µm a 40 µm. BMF supporta anche un sistema materiale aperto.
La resina BMF HT200, il materiale utilizzato per produrre gli stampi per pozzi idropositivi positivi, può resistere a temperature elevate fino a 200° C e combina elevata resistenza e durata. La resistenza di questa resina alle alte temperature e pressioni ne ha favorito l’uso con la sterilizzazione in autoclave, una forma di sterilizzazione, per evitare la contaminazione batterica degli idropozzi. La definizione dello strato è stata preservata dopo la sterilizzazione in autoclave e non è stata osservata alcuna deformazione o delaminazione. Inoltre, le proprietà termiche e meccaniche di questo materiale stampato in 3D hanno assicurato la qualità eccezionale e costante del prodotto finale.
Il dottor Francesco Pampaloni, scienziato di ruolo e ricercatore principale, ha guidato il team della Goethe University e ha testato le parti stampate in 3D per l’uso come stampi positivi nella fabbricazione di pozzi idroelettrici. “I microstampi BMF hanno una risoluzione e una finitura superficiale superiori, che consentono la fabbricazione di pozzi idrici di alta qualità per produrre in modo affidabile sferoidi di dimensioni coerenti”, ha affermato il dott. Pampaloni. Ha aggiunto che il materiale di stampa 3D utilizzato per gli stampi può “resistere completamente alla sterilizzazione in autoclave a umido a 121 ° C e 2,1 bar, garantendo la sterilità degli idropozzi”.
