Organi umani stampati con la tecnologia 3D: le nuove frontiere della medicina

Le potenzialità dell’impatto della tecnologia 3D sulla medicina è, ad oggi, ancora difficile da immaginare, ma appare sempre più certo che entro 15 anni sarà possibile “stampare” anche gli organi umani. Una vera e propria rivoluzione che si basa sulla possibilità, grazie all’ingegneria tessutale, di trasformare ciò che emerge da una risonanza magnetica in tridimensionalità e rispettando il patrimonio genetico del paziente. A prima vista può sembrare utopia, ma esistono già delle esperienze in tal senso, basti pensare alle protesi così realizzate, e la tecnica del bioprinting, che è studiata già oggi per arrivare alla creazione di veri e propri organi grazie alla tecnologia 3D.

Tecnologia 3D e medicina: i possibili impieghi

Attualmente la tecnologia 3D viene applicata in vari ambiti. La prima rivoluzione in tal senso è stata l’introduzione di immagini tridimensionali utili per le diagnosi, realizzate dai computer grazie agli scanner per la risonanza magnetica e a quelli per la tomografia computerizzata (TC). Non sono rari i casi, inoltre, in cui la stampa 3D viene impiegata per replicare modelli anatomici, preziosi per formare medici e specialisti.

In terzo luogo, la stampa 3D viene già impiegata per realizzare protesi altamente personalizzate e studiate per rispondere direttamente alle esigenze, e alle caratteristiche genomiche, del paziente. Questa tecnologia è, per esempio, molto diffusa in ambito odontoiatrico: grazie alla CAD-CAM, infatti, è possibile raccogliere con lo scanner l’immagine del dente per cui va costruita la protesi e inviare alla stampante tutte le informazioni per produrla, scegliendo il materiale più appropriato e adatto.

Tutto ciò è già realtà e, da un lato, comporta concreti benefici per il paziente che può trarre vantaggio di un trattamento su misura e ad alto tasso tecnologico, e dall’altro sono gli stessi medici a goderne. Secondo uno studio condotto dall'Istituto per le telecomunicazioni Heinrich Hertz HHI dell'Istituto Fraunhofer e dall'ospedale universitario Klinikum rechts der Isar di Monaco di Baviera, occhiali e schermi 3D migliorati possono contribuire all’aggiornamento e al miglioramento delle prestazioni sanitarie: questi strumenti che impiegano la tecnologia 3D (già a disposizione degli operatori sanitari in alcune strutture all’avanguardia) consentono ai medici, compresi quelli più anziani, di visualizzare in maniera più chiara i pazienti effettuando diagnosi più precise. Ciò perché la tecnologia consente una visualizzazione in alta definizione, fino a 8K, e l’intenzione è quella di eliminare occhiali e visori che, fino ad ora, hanno rappresentato il principale freno alla diffusione di questo tipo di tecnologia in ambito medico.

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Bioprinting: la tecnica che consentirà di creare organi grazie alla tecnologia 3D?

Uno degli sviluppi più sorprendenti, innovativi e recenti dell’applicazione della tecnologia 3D alla medicina è, come anticipato, quella che suggerisce la possibilità di stampare non più semplici protesi, ma veri e propri organi funzionanti. La tecnica in questione si chiama bioprinting, e vede la luce grazie al fortunato incontro tra l’ingegneria e la biologia tessutale.

Anche in questo caso si parte da un'immagine CAD riprodotta tramite una stampante 3D di ultima generazione. Ma ci sono altri tre elementi fondamentali:

1. 1. Biopaper, ovvero il materiale su cui vengono depositate le infusioni cellulari.
   2. Biolink: si tratta del materiale che conserva e definisce le caratteristiche funzionali dell’organo che si vuole “stampare”, è derivato direttamente dal paziente, adattato alle necessità del bioprinting e posizionato a contatto con l’ambiente del biopaper.
   3. Bioprinter, la stampante vera e propria, capace di combinare efficacemente biopaper e biolink, generando un organo capace di funzionare ed integrarsi biologicamente con l’organismo del paziente.

Quanto stampato non è pronto per essere impiantato. Infatti è necessario far passare un periodo di tempo in un ambiente protetto, detto “bioreattore”, all’interno del quale l’organo viene consolidato.

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Bioprinting: quali organi già esistono

Sebbene si tratti di una prospettiva che può sembrare distante dal presente, esistono alcune aziende nel mondo che già hanno realizzato dei prototipi, utili a capire quali sono gli organi o i tessuti per cui il bioprinting potrebbe essere usato. C’è la Organovo, per esempio, che ha stampato del tessuto epatico, l’Università di Cambridge un tessuto retinico, quella di Melbourne cartilagine grazie alle cellule staminali del paziente.

In futuro si può immaginare anche un uso ancora più vasto. Harald Ott dell'Università di Harvard, ha realizzato un interessante esperimento in merito: partendo dalla struttura portante di un polmone di un maiale, privato delle sue cellule ed integrato con cellule umane tratte da un cordone ombelicale e da un polmone, ha stampato e creato un polmone artificiale impiantato su un altro maiale sul quale ha funzionato per circa un’ora. Un piccolo passo, certamente, ma che suggerisce come questo utilizzo della tecnologia 3D in medicina non sia integralmente frutto dell’utopia di alcuni visionari, ma possa - se sostenuto dalla ricerca - trasformarsi, entro qualche decennio, in una nuova realtà.

Conoscevi questa tecnica?