How to 3D print human tissue - Taneka Jones

Revisore: Giorgia Salvato

There are currently hundreds of thousands of people on transplant lists,

Attualmente ci sono centinaia di migliaia di persone in lista d’attesa

per un trapianto, aspettando organi vitali come reni, cuori e fegati

waiting for critical organs like kidneys, hearts, and livers

that could save their lives.

che potrebbero salvare le loro vite.

Unfortunately,

Purtroppo,

there aren’t nearly enough donor organs available to fill that demand.

non ci sono abbastanza donatori disponibili a soddisfare la domanda.

What if instead of waiting,

E se invece di aspettare,

we could create brand-new, customized organs from scratch?

potessimo creare organi nuovi e su misura da zero?

That’s the idea behind bioprinting,

È questa l'idea della bioprinting,

a branch of regenerative medicine currently under development.

una branca della medicina rigenerativa attualmente in fase di sviluppo.

We’re not able to print complex organs just yet,

Non siamo ancora in grado di stampare organi completi,

but simpler tissues including blood vessels and tubes

ma tessuti semplici, come vene e dotti,

responsible for nutrient and waste exchange

responsabili dell’equilibrio tra nutrienti e scorie,

are already in our grasp.

sono già di nostra conoscenza.

Bioprinting is a biological cousin of 3-D printing,

La bioprinting è l’equivalente biologico della stampa in 3D,

a technique that deposits layers of material on top of each other

una tecnica che posiziona strati di materiali l’uno sull’altro

to construct a three-dimensional object one slice at a time.

per costruire un oggetto tridimensionale uno strato alla volta.

Instead of starting with metal, plastic, or ceramic,

Invece di cominciare col metallo, la plastica o la ceramica,

a 3-D printer for organs and tissues uses bioink:

una stampante 3D per organi e tessuti usa il bioink:

a printable material that contains living cells.

un materiale stampabile che contiene cellule vive.

The bulk of many bioinks are water-rich molecules called hydrogels.

Molti bioink sono costituiti maggiormente da molecole ricche di acqua: gli idrogel.

Mixed into those are millions of living cells

A questi vengono aggiunte milioni di cellule vive

as well as various chemicals that encourage cells to communicate and grow.

e varie sostanze chimiche che incoraggiano le cellule a comunicare e crescere.

Some bioinks include a single type of cell,

Alcuni bioink includono un solo tipo di cellula,

while others combine several different kinds to produce more complex structures.

mentre altri ne combinano diversi tipi per creare strutture più complesse.

Let’s say you want to print a meniscus,

Immaginiamo di voler stampare un menisco,

which is a piece of cartilage in the knee

un pezzo di cartilagine presente nel ginocchio

that keeps the shinbone and thighbone from grinding against each other.

che evita che la tibia e il femore sfreghino tra loro.

It’s made up of cells called chondrocytes,

Esso è costituito da cellule chiamate condrociti,

and you’ll need a healthy supply of them for your bioink.

ed è necessaria una bella scorta di queste per il bioink.

These cells can come from donors whose cell lines are replicated in a lab.

Queste provengono dai donatori le cui linee cellulari

sono state riprodotte in laboratorio.

Or they might originate from a patient’s own tissue

Possono anche originarsi dai tessuti del paziente

to create a personalized meniscus less likely to be rejected by their body.

per creare un menisco personalizzato che abbia meno possibilità

di essere rigettato dal corpo.

There are several printing techniques,

Ci sono varie tecniche di stampa,

and the most popular is extrusion-based bioprinting.

e la più famosa è la bioprinting ad estrusione.

In this, bioink gets loaded into a printing chamber

Il bioink viene caricato in una camera di stampa

and pushed through a round nozzle attached to a printhead.

e spinto attraverso un beccuccio rotondo attaccato a una testina di stampa.

It emerges from a nozzle that’s rarely wider than 400 microns in diameter,

Esce da un beccuccio che raramente supera i 400 micron di diametro,

and can produce a continuous filament

e può produrre un filamento continuo

roughly the thickness of a human fingernail.

con uno spessore simile a quello di un’unghia.

A computerized image or file guides the placement of the strands,

Un’immagine o un file computerizzato guida l’inserimento dei filamenti,

either onto a flat surface or into a liquid bath

o su una superficie liscia o in un recipiente pieno di liquido

that’ll help hold the structure in place until it stabilizes.

che aiuterà a tenere ferma la struttura fino al suo assestamento.

These printers are fast, producing the meniscus in about half an hour,

Queste stampanti sono veloci, producono il menisco in circa mezz’ora,

one thin strand at a time.

un filo alla volta.

After printing, some bioinks will stiffen immediately;

Dopo la stampa, alcuni bioink si solidificano immediatamente;

others need UV light or an additional chemical or physical process

altri hanno bisogno di raggi UV, altri prodotti chimici o processi fisici

to stabilize the structure.

per solidificare la struttura.

If the printing process is successful,

Se la stampa va a buon fine,

the cells in the synthetic tissue

le cellule nel tessuto sintetico

will begin to behave the same way cells do in real tissue:

cominceranno a comportarsi come le cellule nel tessuto reale:

signaling to each other, exchanging nutrients, and multiplying.

comunicano tra loro, scambiano nutrienti e si moltiplicano.

We can already print relatively simple structures like this meniscus.

Possiamo già stampare strutture relativamente semplici come il menisco.

Bioprinted bladders have also been successfully implanted,

Anche delle vesciche stampate con bioprinting sono state impiantate

and printed tissue has promoted facial nerve regeneration in rats.

e i tessuti stampati hanno favorito la rigenerazione nervosa facciale nei ratti.

Researchers have created lung tissue, skin, and cartilage,

I ricercatori hanno creato del tessuto polmonare, pelle e cartilagine,

as well as miniature, semi-functional versions of kidneys, livers, and hearts.

così come miniature, versioni semi-funzionalidi reni, fegati e cuori.

However, replicating the complex biochemical environment

Tuttavia, replicare il complesso ambiente biochimico

of a major organ is a steep challenge.

di un organo principale è una sfida ardua.

Extrusion-based bioprinting may destroy

La bioprinting ad estrusione potrebbe distruggere

a significant percentage of cells in the ink if the nozzle is too small,

moltissime cellule dell’inchiostro se l’ugello è troppo piccolo,

or if the printing pressure is too high.

o se la pressione di stampa è troppo alta.

One of the most formidable challenges

Una delle sfide più ardue

is how to supply oxygen and nutrients to all the cells in a full-size organ.

è come fornire ossigeno e nutrienti alle cellule in un organo full-size.

That’s why the greatest successes so far

Ecco perché i maggiori successi finora

have been with structures that are flat or hollow—

sono stati raggiunti con strutture piatte o cave,

and why researchers are busy developing ways

ed ecco perché i ricercatori sono impegnati nel trovare un modo

to incorporate blood vessels into bioprinted tissue.

per inserire i vasi sanguigni nel tessuto bio-stampato.

There’s tremendous potential to use bioprinting

La bioprinting ha un enorme potenziale

to save lives and advance our understanding

per salvare delle vite e innanzitutto aumentare la nostra comprensione

of how our organs function in the first place.

del funzionamento degli organi.

And the technology opens up a dizzying array of possibilities,

E la tecnologia apre una miriade di possibilità,

such as printing tissues with embedded electronics.

come per esempio stampare tessuti con dei dispositivi incorporati.

Could we one day engineer organs that exceed current human capability,

Potremo un giorno progettare organi che vanno oltre la capacità umana

or give ourselves features like unburnable skin?

o che ci doneranno caratteristiche come la pelle che non brucia?

How long might we extend human life by printing and replacing our organs?

Di quanto potremmo allungare la vita umana, stampando

e riposizionando i nostri organi?

And exactly who—and what—

E chi e cosa esattamente

will have access to this technology and its incredible output?

avrà accesso a questa tecnologia e ai suoi incredibili risultati?