Dai LEGO l’idea per riparare il corpo umano: ispirandosi ai celebri mattoncini, un team USA sta studiando un metodo che combina stampa 3D e medicina rigenerativa
Chissà se Ole Kirk Christiansen, l’imprenditore danese che ha inventato i LEGO, avrebbe mai immaginato che la modularità consentita dall’uso creativo dei suoi mattoncini avrebbe potuto essere fondamentale anche per riparare l’organismo umano. Probabilmente no, visto che nel 1916, quando Christiansen aprì la sua bottega, la medicina rigenerativa, apparteneva al campo della fantascienza. Oggi come allora i celebri mattoncini permettono a milioni di bambini di dare sfogo alla propria fantasia. Ma anche i ricercatori ne sono affascinati e qualcuno li ha presi ad esempio per un progetto di ricerca, tanto semplice quanto funzionale, che ha l’obiettivo di favorire la riparazione delle ossa.
Un gruppo di scienziati dell’Oregon Health and Sciences University di Portland, in collaborazione con i colleghi della New York University e dell’Università dell’Oregon, ha pubblicato a fine luglio sulla rivista Advanced Materials gli esiti di una geniale ricerca: ricorrendo alla stampa in 3D, sono stati prodotti dei mattoncini di piccole dimensioni (hanno la forma di cubi di 1,5 mm) che possono essere riempiti con materiale organico e favorire la riparazione delle ossa e dei tessuti. A stupire maggiormente sono proprio l’eleganza e la funzionalità di questo modello che risponde in maniera mirata all’esigenza di immaginare nuovi “scaffold”, vale a dire le architetture intorno a cui possono crescere e svilupparsi le cellule, con un apporto di nutrienti e ossigeno sempre più adeguato. Infatti, gli avanzamenti del settore della medicina rigenerativa sono direttamente legati all’identificazione di nuovi “scaffold”: in modo particolare, di costrutti impiantabili che, per dimensioni o forma, possano essere agevolmente adattati a una struttura ossea o tissutale danneggiata. Va da sé che, qualora questi potessero anche essere facilmente disponibili per l’uso in sala operatoria, si intuisce come l’intero settore dei trapianti potrebbe subire una rivoluzione.
Prima di correre troppo con la fantasia però occorre soffermarsi più nel dettaglio sul lavoro svolto dai ricercatori statunitensi. Quella da loro descritta nell’articolo è una sorta di impalcatura costituita da una bioceramica cristallina detta beta-fosfato tricalcico (beta-TCP) e prodotta grazie a sofisticate tecniche di stampa in 3D. Tale impalcatura è composta da moduli miniaturizzati rigidi e cavi, facilmente impilabili l’uno sull’altro. In pratica, si tratta di una struttura molto simile ai celeberrimi mattoncini colorati della LEGO grazie a cui è possibile ricomporre geometrie complesse in grado di adattarsi perfettamente a una frattura o ad un osso rotto. Inoltre, essendo vuoti all’interno, i mattoncini possono essere riempiti con idrogel contenenti fattori di crescita quali VEGF (Vascular Endothelial Growth Factor), PDGF (Platelet-Derived Growth Factor) e BMP-2 (Bone Morphogenetic Protein-2), importanti per la corretta crescita dell’osso. Grazie a queste potenzialità i ricercatori hanno potuto osservare che in un modello murino il posizionamento mirato delle microcelle garantisce un buon numero di cellule sul totale della superficie disponibile e una crescita dei vasi sanguigni più di tre volte superiore rispetto ai materiali di confronto convenzionalmente usati per questo tipo di interventi. La maggior adesione ai tessuti e la crescita più rapida fanno pensare che questo sistema possa davvero rivoluzionare il lavoro dei chirurghi ortopedici. Infatti, i piccoli dispositivi modulari possono essere assemblati per adattarsi a quasi tutti gli spazi e quando si mettono insieme segmenti di blocchi contenenti fino quattro strati di quattro celle per quattro, i ricercatori affermano che sia possibile creare più di 29.000 configurazioni diverse.
Da quando, alla fine del’800, il chirurgo Jules-Èmiles Péanc chiese a un collega dentista di realizzare un’articolazione meccanica da impiantare sulla spalla di un fornaio affetto da tubercolosi, sancendo di fatto l’avvio della chirurgia ortopedica, questo settore è cresciuto in maniera esponenziale ricorrendo a placche o barre di vari tipi di metallo per stabilizzare le fratture e facendo uso di polveri o paste per favorire la guarigione delle ossa. Ma l’idea di Luiz Eduardo Bertassoni, alla guida del team dell’Oregon Health and Sciences University, potrebbe andare oltre ed essere utile per la cura di ossa che necessitano di essere tagliate per il trattamento del cancro, per procedure di fusione spinale o per ricostruire ossa mascellari indebolite per gli impianti dentali. Infine, in un futuro prossimo il sistema di Bertassoni potrebbe rivelarsi utile anche per la riparazione dei tessuti molli.
C’è ancora tanto lavoro da fare prima di poter affermare con chiarezza il vantaggio di questa nuova tecnologia anche nel campo dei trapianti. Servono esperimenti e test su modelli animali di taglia maggiore rispetto ai topi ma chiunque abbia passeggiato in uno dei tanti parchi tematici dedicati alle LEGO, o abbia anche solo affrontato la costruzione di un modello particolarmente ostico e ricco di pezzi, sa bene che, con le giuste istruzioni e un pelo di fantasia, i mattoncini di Christiansen permettono di ottenere risultati mozzafiato. Gli stessi che promettono di far raggiungere anche in campo biomedico.