I trapianti di pelle stampati in 3D offrono speranza per il recupero dalle ustioni

I ricercatori della Linköping University hanno presentato innesti cutanei stampati in 3D contenenti cellule vive. Il loro lavoro potrebbe un giorno consentire alle vittime di ustioni e a chi subisce gravi lesioni cutanee di rigenerare le cellule perdute e ottenere una guarigione completa. Ecco come questa «pelle in siringa» potrebbe rivoluzionare il trattamento delle ustioni.

Perché la rigenerazione della pelle è importante

La pelle è uno degli organi più straordinari del tuo corpo, ma è anche uno dei meno compresi. La tua pelle rappresenta circa il 15 % del peso corporeo totale ed è responsabile di una varietà di funzioni biologiche cruciali. Questi compiti includono la regolazione della temperatura corporea, la protezione degli altri organi e la fornitura di una superficie sicura per percepire la sensazione del tatto.

Aiutare le vittime di ustioni

Data l’importanza della pelle per le funzioni corporee, non sorprende che i ricercatori abbiano dedicato molto tempo a trovare modi per aiutare chi perde o danneggia questo organo. Purtroppo, le ustioni gravi sono uno dei modi più comuni in cui le persone subiscono lesioni cutanee irreparabili. Le ustioni possono distruggere più strati della pelle, lasciando il paziente senza possibilità di una completa guarigione.

Trapianti di pelle

È noto che i trapianti di pelle sono il metodo più comune con cui i professionisti medici cercano di trattare i pazienti che soffrono di perdita epidermica severa. La pratica del trapianto è menzionata in testi già nell’antico Egitto. Tuttavia, la pratica come è conosciuta oggi può essere ricondotta al 1869, quando Jacques‑Louis Reverdin scoprì il metodo che George David Pollock avrebbe poi usato per eseguire la prima operazione di successo nel 1872.

I trapianti di pelle consistono nell’applicare uno strato sottile di cellule sulla zona bruciata. Lo strato trapiantato differisce da quello originale perché contiene un unico tipo cellulare responsabile della ricrescita dell’epidermide, lo strato più esterno della pelle.

Limitazioni dei trapianti di pelle tradizionali

Il problema dei trapianti di pelle così come vengono eseguiti oggi è che si concentrano solo sull’epidermide. Questo approccio può portare alla formazione di tessuto cicatriziale e a tempi di recupero più lunghi. La ragione del tessuto cicatriziale è che il metodo attuale ignora il tessuto dermico danneggiato.

Il derma è uno strato più complesso della pelle che si trova direttamente sotto l’epidermide. Questo strato è composto da nervi, vasi sanguigni, follicoli piliferi e altri componenti vitali della tua pelle. È questo strato che conferisce elasticità e sensazione naturale alla pelle, a differenza del tessuto cicatriziale.

Gli scienziati hanno a lungo tentato di ricreare il derma ma non sono riusciti a realizzare l’obiettivo in laboratorio. Purtroppo, la complessità del derma lo rende praticamente impossibile da duplicare in ambienti di laboratorio. Riconoscendo queste limitazioni, gli ingegneri hanno ideato un approccio più efficace.

Studio sui trapianti di pelle stampata in 3D

Lo studio Biphasic Granular Bioinks for Biofabrication of High Cell Density Constructs for Dermal Regeneration¹, pubblicato su Advanced Healthcare Materials, descrive un nuovo metodo per realizzare innesti cutanei.

L’approccio combina cellule coltivate appositamente su microsfere di gelatina con un gel di acido ialuronico, consentendo al paziente di rigenerare il derma in modo naturale, eliminando il tessuto cicatriziale e migliorando il recupero.

Ruolo dei fibroblasti nella rigenerazione della pelle

Gli ingegneri hanno iniziato esaminando quali cellule favoriscono la crescita del derma. Hanno osservato che i fibroblasti, le cellule più comuni, possono agire da catalizzatori della rigenerazione. I fibroblasti sono un tessuto connettivo prevedibile e facilmente accessibile per i ricercatori.

Queste cellule sono essenziali per la rigenerazione cutanea per diversi motivi. Producono componenti fondamentali della matrice extracellulare, come elastina e collagene, che conferiscono integrità alla pelle e ne mantengono la struttura. I fibroblasti offrono inoltre un altro grande vantaggio: possono svilupparsi in diversi tipi di cellule specializzate, ampliando le possibili procedure future.

Supporto a perle di gelatina

Gli scienziati dovevano poi determinare il supporto su cui coltivare le cellule. Hanno concluso che microsfere porose di gelatina avrebbero permesso alle cellule di maturare correttamente. Le dimensioni ridotte e la flessibilità delle microsfere consentono di adattarle a qualsiasi forma richiesta dal trattamento, ma da sole non possedevano una struttura sufficiente a rimanere in posizione dopo l’applicazione.

Fonte – Linköping University

Gel a flusso sottilizzante

Per ottenere la struttura necessaria, gli ingegneri hanno miscelato le microsfere con un gel di acido ialuronico. Il gel innesca una reazione che forma rapidamente un forte legame chimico. Questa sintesi specializzata è nota come chimica click.

Gli scienziati l’hanno ritenuta ideale perché offre reazioni semplici ed efficienti con quantità minime di sottoprodotti o scarti. Il nuovo gel solidifica quando viene sottoposto a una lieve pressione, come quella esercitata durante il passaggio attraverso una siringa.

Strutture cutanee stampabili in 3D

Questo approccio apre la strada a numerose applicazioni: dai medici che trattano le ferite con siringhe contenenti pelle viva fino a una stampante 3D dotata di uno speciale ugello per aiutare chi ha subito danni catastrofici al derma.

Test dei trapianti di pelle stampata in 3D

Per verificare la loro teoria, gli ingegneri hanno utilizzato la reologia oscillatoria e la microscopia elettronica a scansione 3D. Durante i test, piccoli dischi stampati in 3D sono stati impiantati chirurgicamente sotto la pelle di topi da laboratorio, permettendo di monitorare la ricrescita del derma con più metodi.

Risultati dei test sui trapianti di pelle stampata in 3D

I risultati hanno confermato le aspettative degli ingegneri. Lo studio rileva che i bioinchiostri granulari bifasici ad altissima densità cellulare per la rigenerazione del derma si sono integrati meglio degli innesti cutanei tradizionali. Inoltre, nell’impianto si sono formati nuovi vasi sanguigni, un passaggio fondamentale della rigenerazione.

Gli impianti sono stati monitorati per diverse settimane dopo la procedura. Gli ingegneri hanno riscontrato che i fibroblasti sono rimasti attivi nel gel per settimane dopo la stampa. Il dato suggerisce che il derma replicato può sostenere la ricrescita dei tessuti a lungo termine nelle vittime di ustioni.

Benefici dello studio sui trapianti di pelle stampata in 3D

Lo studio offre numerosi benefici al settore. Innanzitutto, consente di approfondire la comprensione del derma e delle sue capacità rigenerative. La biostampa 3D riuscita di strutture solide autoportanti e costrutti cellulari destinati al trapianto rappresenta un traguardo importante per la sanità.

Fabbricazione personalizzata

Un altro vantaggio è la possibilità per gli specialisti di prelevare campioni cellulari dai pazienti e ricostruire con maggiore precisione parti essenziali del derma o altre cellule cutanee. Queste cellule potranno poi essere somministrate con metodi precisi, come la stampa 3D, riducendo il costo complessivo dei trattamenti futuri.

Applicazioni e tempistica per i trapianti di pelle stampata in 3D

La tecnologia ha numerose applicazioni nel settore sanitario. L’uso principale sarà aiutare chi subisce lesioni cutanee traumatiche, come ustioni da fuoco o sostanze chimiche. Lo studio apre la strada a un recupero completo, anziché ai metodi attuali che lasciano cicatrici e danni nervosi permanenti.

Chirurgia estetica

Un’altra applicazione riguarda la chirurgia estetica. La tecnologia potrebbe fornire alla pelle che invecchia più collagene ed elasticità. Poiché permette al derma di ricostruirsi naturalmente, potrebbe offrire risultati migliori dei metodi attuali, che si limitano a rallentare gli effetti dell’invecchiamento.

Tempistica per l’uso clinico

Gli innesti cutanei stampati in 3D potrebbero diventare una pratica comune nei prossimi 10-15 anni. Resta ancora molta ricerca da svolgere sugli effetti a lungo termine della procedura, comprese le sperimentazioni su pazienti umani. Queste attività richiederanno anni, ma dopo i test clinici le vittime di ustioni potrebbero accedere a questa procedura rivoluzionaria.

Ricercatori dei trapianti di pelle stampata in 3D

Lo studio sugli innesti cutanei stampati in 3D è stato condotto dalla Linköping University e dal Center for Disaster Medicine and Traumatology in Svezia. L’articolo attribuisce il lavoro a Johan Junker, Daniel Aili, Rozalin Shamasha, Sneha Kollenchery Ramanathan, Kristin Oskarsdotter, Fatemeh Rasti Boroojeni, Aleksandra Zielińska, Sajjad Naeimipour, Philip Lifwergren, Nina Reustle, Lauren Roberts, Annika Starkenberg, Gunnar Kratz, Peter Apelgren, Karin Säljö, Jonathan Rakar e Lars Kölby.

Il sostegno finanziario allo studio è stato fornito dalla Erling-Persson Foundation, dallo European Research Council, dallo Swedish Research Council e dalla Knut and Alice Wallenberg Foundation.

Fonte – Linköping University

Futuro dei trapianti di pelle stampata in 3D

Gli ingegneri hanno ancora molto lavoro da svolgere prima di portare sul mercato la loro pelle in siringa. Secondo l’articolo, i prossimi passi includeranno la sperimentazione della tecnologia su un modello di ferita suina, che dovrebbe offrire informazioni preziose sul funzionamento del processo nella pelle umana.

È interessante notare che questo lavoro è collegato a un altro studio del gruppo, che ha presentato un nuovo metodo per creare filamenti elastici di idrogel composti per il 98% da acqua. Questi minuscoli tubi potrebbero fungere da vasi sanguigni artificiali e, secondo gli ingegneri, lavorare insieme alla pelle stampata in 3D per favorire un recupero completo.

Investire in HealthTech

Diverse aziende continuano a lavorare per creare innesti cutanei migliori, investendo risorse e ricerca per ottenere prodotti quanto più resistenti e realistici possibile. Di seguito viene presentata una società che punta a guidare l’applicazione e lo sviluppo degli innesti in futuro.

Avita Medical Inc

Avita Medical Inc., con sede in Australia (RCEL ), è entrata sul mercato nel 1993 come Clinical Cell Culture (C3). La società di ricerca avanzata sugli innesti cutanei fu ideata dalla specialista in ustioni Fiona Wood e dall’ingegnera Marie Stoner, con l’obiettivo di creare una tecnologia di «pelle spray» che accelerasse il trattamento delle vittime di ustioni.

Nel 2005 Avita Medical ha ottenuto l’autorizzazione a offrire il sistema RECELL nei mercati dell’Unione europea, rafforzando il proprio posizionamento. Nel 2018 la società ha ricevuto l’approvazione della FDA negli Stati Uniti, raggiungendo un traguardo importante.

Da allora Avita Medical ha consolidato la propria posizione sia nell’Unione europea sia negli Stati Uniti. Nel 2024 ha lanciato diversi nuovi prodotti, tra cui PermeaDerm e Cohealyx, espandendosi nelle piattaforme biosintetiche e per la crescita del collagene.

Ultime notizie e sviluppi azionari di Avita Medical (RCEL)

Trapianti di pelle stampata in 3D | Conclusione

Lo studio sugli innesti cutanei stampati in 3D rappresenta una svolta nella terapia delle vittime di ustioni. La ricerca apre la strada a un recupero completo per chi subisce ustioni deturpanti e potrebbe offrire una seconda possibilità di vita normale anche ad altri pazienti gravemente feriti. Per questi e molti altri motivi, il gruppo merita un grande riconoscimento.

Learn about other Cool Healthtech Here.

Riferimenti:

^{1. R. Shamasha, S. K. Ramanathan, K. Oskarsdotter, F. R. Boroojeni, A. Zielińska, S. Naeimipour, P. Lifwergren, N. Reustle, L. Roberts, A. Starkenberg, G. Kratz, P. Apelgren, K. Säljö, J. Rakar, L. Kölby, D. Aili, J. Junker, Biphasic Granular Bioinks for Biofabrication of High Cell Density Constructs for Dermal Regeneration. Adv. Healthcare Mater. 2025, 2501430. https://doi.org/10.1002/adhm.202501430}