Cellule stampate in un modello di griglia con la tecnologia di stampa Cell Block (a sinistra) e blocchi di legno utilizzati nell'antica stampa cinese (a destra). (Fonte: Lidong Qin laboratorio e Museo Digitale di scienza e arte, Pechino, Cina)Scimiottando la stampa xilografia cinese del 3° secolo e i timbri di gomma giocattolo dei bambini, ricercatori di Houston hanno sviluppato un modo per stampare cellule viventi su qualsiasi superficie, in qualsiasi forma.

Gli scienziati segnalano in Proceedings of the National Academy of Sciences di questa settimana che quasi tutte le cellule sopravvivono al processo, a differenza di un lavoro recente simile che usava un approccio di stampa a getto d'inchiostro.

I ricercatori, guidati da Lidong Qin, Ph.D., docente di nanomedicina del «Houston Methodist Research Institute», dicono che il loro approccio produce matrici 2-D di cellule in appena mezz'ora, stampa le cellule ad una distanza di 5 micrometri (la maggior parte delle cellule animali sono a 10/30 micrometri di distanza), e consente l'uso di molti tipi cellulari diversi. Hanno chiamato la tecnologia «Block-Cell-Printing», o BloC-Printing.

"Riteniamo che le tecnologie attuali non siano adguate", ha detto Qin. "La stampa a getto d'inchiostro di cellule lascia molte delle cellule danneggiate o morte. Volevamoo vedere se si poteva inventare uno strumento che aiutasse i ricercatori ad ottenere matrici di cellule vive e pienamente attive".

Lavori recenti per stampare le cellule in 2 e 3 dimensioni con la tecnologia a getto d'inchiostro sono riusciti in gran parte, ma a volte solo la metà delle celle stampate sopravvivono al processo di stampa, diventando fonte di frustrazione per molti scienziati di laboratorio.

"La stampa cellulare viene usata in tanti modi diversi ora: per lo sviluppo di farmaci e negli studi sulla rigenerazione dei tessuti, sulla funzione delle cellule, e sulla comunicazione tra cellule", ha detto Qin. "Queste cose possono essere fatte solo quando le cellule sono vive e attive. Un tasso di sopravvivenza del 50/80 per cento è tipico quando le cellule escono dagli ugelli della getto d'inchiostro. In confronto, stiamo vedendo che quasi il 100 per cento delle cellule nel BloC-Printing sopravvivono al processo di stampa".

Il BloC-Printing manipola la fisica microfluidica per guidare le cellule viventi nelle trappole ganciformi dello stampo in silicone. Le cellule fluiscono attraverso una colonna nello stampo, passano le cellule intrappolate al successivo slot disponibile, arrivando a creare una linea di cellule (in una griglia di tali linee). La posizione e la spaziatura delle trappole e la forma del canale dove viaggiano le cellule sono completamente configurabili durante la creazione dello stampo. Quando lo stampo viene tolto, le cellule viventi rimangono dietro, aderendo al mezzo di crescita o ad un altro substrato, nella formazione prescritta.

Il gruppo di Qin ha testato il BloC-Printing per la sua utilità nello studio di cellule cancerose e dei neuroni primari. Disponendo le cellule tumorali metastatiche in una griglia ed esaminando la loro crescita in confronto ad un controllo non metastatico, i ricercatori hanno scoperto che potrebbero facilmente caratterizzare il potenziale metastatico delle cellule tumorali. "Abbiamo esaminato le cellule tumorali nella loro capacità di generare protrusione, che è correlata al loro livello di malignità", ha detto Qin. "Una protrusione più lunga, significa cellule tumorali più aggressive. Misurarla può aiutare a diagnosticare la fase del cancro".

I ricercatori hanno anche stampato una griglia di cellule cerebrali e hanno dato il tempo alle cellule di formare giunzioni sinaptiche e autaptiche. "Le giunzioni cellulari che abbiamo creato possono essere utili per i futuri studi di trasduzione del segnale neuronale e per la rigenerazione degli assoni", ha detto Qin. "Tale lavoro potrebbe essere utile per capire l'Alzheimer e le altre malattie neurodegenerative".

Anche se è troppo presto per prevedere il costo sul mercato del BloC-Printing, Qin ha detto che i materiali di un singolo stampo BloC costano circa 1 U$. Dopo che lo stampo è stato fabbricato e consegnato, un ricercatore ha bisogno solo di una siringa, una sospensione preparata con cura delle cellule viventi, una capsula di Petri, e una mano ferma, dice Qin. Al contrario le stampanti cellulari a getto d'inchiostro possono costare da $ 10.000 a $ 200.000.

"Il BloC-Printing può essere combinato con la stampa molecolare per molti tipi di screening di stupefacenti, interferenza del RNA, e studi di interazione molecola-cellula", ha detto. "Crediamo che la tecnologia abbia un grande potenziale". Anche se la fedeltà del BloC-Printing è superiore, Qin ha detto che la stampa a getto d'inchiostro resta più veloce e che il BloC-Printing non è ancora in grado di stampare strutture multistrato come il getto d'inchiostro.

Fonte: Houston Methodist.

Riferimenti:  Kai Zhang, Chao-Kai Chou, Xiaofeng Xia, Mien-Chie Hung, and Lidong Qin. Block-Cell-Printing for live single-cell printing. PNAS, February 2014 DOI: 10.1073/pnas.1313661111

Pubblicato in newswise.com (> English text) - Traduzione di Franco Pellizzari.

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