Gli scienziati dell’RPI stampano in 3D follicoli piliferi su pelle coltivata in laboratorio
Le potenziali applicazioni includono quelle nella medicina rigenerativa e nei test antidroga, anche se la realizzazione di innesti cutanei per far crescere i capelli richiede ancora diversi anni
Secondo il Rensselaer Polytechnic Institute (RPI), un team guidato da scienziati dell’università ha follicoli piliferi stampati in 3D nel tessuto cutaneo umano coltivato in laboratorio. Questa è la prima volta che i ricercatori utilizzano la tecnologia per generare follicoli piliferi, che svolgono un ruolo importante nella guarigione e nella funzione della pelle.
La scoperta, pubblicata sulla rivista “Science Advances”, ha potenziali applicazioni nella medicina rigenerativa e nei test antidroga, anche se sono necessari ancora diversi anni per realizzare trapianti di pelle che facciano crescere i capelli.
“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”, ha affermato Pankaj Karande, professore associato di ingegneria chimica e biologica e membro del Shirley Ann Jackson. “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”.
Quando si tratta di progettare la pelle umana, a prima vista i capelli possono sembrare superflui. Tuttavia, i follicoli piliferi sono molto importanti poiché producono sudore, aiutano a regolare la temperatura corporea e contengono cellule staminali che aiutano la pelle a guarire. I follicoli piliferi sono anche un punto di ingresso per farmaci e cosmetici topici, rendendoli una parte importante dei test dermatologici. Tuttavia, oggi, i primi test di sicurezza vengono eseguiti su tessuti cutanei ingegnerizzati privi di follicoli piliferi.
“Al momento, i modelli cutanei contemporanei – le strutture ingegnerizzate che imitano la pelle umana – sono piuttosto semplici. Aumentare la loro complessità aggiungendo follicoli piliferi ci darebbe ancora più informazioni su come la pelle interagisce con i prodotti topici”, ha affermato Carolina Catarino, prima autrice dello studio, che ha conseguito il dottorato al Rensselaer e ora è ricercatrice che sviluppa nuovi follicoli piliferi. metodi di test sulla pelle presso il Grupo Boticário, un’azienda di cosmetici nel suo paese natale, il Brasile.
“Il laboratorio del Dott. Karande è all’avanguardia nell’ingegneria dei tessuti cutanei. Questo team ha già stampato con successo la pelle con vasi sanguigni funzionanti e questa ultima ricerca rappresenta un entusiasmante passo avanti nello sviluppo e nella sperimentazione di trattamenti migliori per le ustioni e altre condizioni della pelle”, ha affermato Deepak Vashishth, direttore dello Shirley Ann Jackson , dottorato di ricerca Centro di Biotecnologie e Studi Interdisciplinari.
“Il lavoro del dottor Karande è un ottimo esempio dei progressi compiuti dai ricercatori dell’RPI nell’interfaccia tra ingegneria e scienze della vita con impatto sulla salute umana”, ha affermato Shekhar Garde, preside della Facoltà di Ingegneria di Rensselaer. “Portare la stampa 3D multicanale nel regno biologico sta aprendo opportunità entusiasmanti che sarebbero state difficili da immaginare in passato”.
I ricercatori hanno creato la loro pelle contenente follicoli con tecniche di stampa 3D adattate per la stampa a livello cellulare. Gli scienziati iniziano permettendo a campioni di cellule della pelle e del follicolo di dividersi e moltiplicarsi in laboratorio finché non ci sono abbastanza cellule stampabili. Successivamente, i ricercatori mescolano ciascun tipo di cellula con proteine e altri materiali per creare il “bioinchiostro” utilizzato nella stampante. Utilizzando un ago estremamente sottile per depositare il bioinchiostro, la stampante costruisce la pelle strato dopo strato, creando anche canali per depositare le cellule ciliate. Nel corso del tempo, le cellule della pelle migrano verso questi canali che circondano le cellule ciliate, rispecchiando le strutture follicolari presenti nella pelle reale.
Al momento, questi tessuti hanno una durata di vita di due o tre settimane, un tempo non sufficiente per lo sviluppo dei fusti dei capelli. Il lavoro futuro del team di ricerca dell’RPI mira a prolungare tale periodo, consentendo al follicolo pilifero di maturare ulteriormente e aprendo la strada al loro utilizzo nei test antidroga e negli innesti cutanei.
