Ricercatori usano una Replicator 2X per curare infezioni e tumori ossei

Uno studio condotto da un equipe di scienziati e recentemente pubblicato sul portale Dovepress ha dimostrato che è possibile stampare in 3D impianti medicinali biodegradabili personalizzati per ogni paziente per curare più efficacemente le infezioni e il cancro alle ossa. Questa, tuttavia, è solo la prima parte di una storia che è a dir poco stupefacente. Non tanto per i risultati dello studio (che sono estremamente promettenti) quanto per il fatto che questa ricerca avanzata sui metodi di somministrazione dei farmaci è stata condotta utilizzando principalmente una MakerBot 2X e un estrusore di filamento da tavolo ExtrusionBot.

L’obiettivo della ricerca era di “dimostrare che è possibile creare un farmaco antibiotico e chemioterapico usando un filamento in grado di mantenere la propria integrità durante il processo di estrusione e stampa 3D. Questo filamento potrebbe quindi essere utilizzato per creare pastiglie per la somministrazione dei farmaci, oppure perline, cateteri e altre forme geometriche in grado di erogare il farmaco all’interno del corpo del paziente e sciogliendosi naturalmente.

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Come composti medicinali per testare l’efficacia di antibiotici, gli scienziati hanno usato il solfato di gentamicina (GS). Questo farmaco è usato per curare l’osteomielite, una infezione ossea che può portare alla morte e all’amputazione degli arti ed è generalmente trattata con terapia locale e sistemica, richiedendo spesso più interventi chirurgici. Per i test chemioterapici, è stato usato il metotrexato (MTX), che viene utilizzato per il trattamento di osteosarcoma, un tumore osseo canceroso aggressivo e maligno.

Il “veicolo”, cioè il materiale usato per costruire gli impianti, è il caro, buon, vecchio PLA, che è altamente biocompatibile e semplicemente si dissolve nel corpo nel tempo senza complicazioni per l’ospite. In realtà sembra che gli impianti di somministrazione dei farmaci a base di PLA risultino addirittura più promettenti di tutti gli altri materiali attualmente utilizzati.

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Potete leggere le specifiche dello studio nel rapporto dettagliato di Dovepress. Noi limiteremo la nostra descrizione al fatto che gli scienziati hanno proceduto come un “biomaker” qualsiasi. Hanno acquistato normalissimi pellets di PLA e li hanno rivestiti in un olio di silicone. Questo ha permesso loro di ottenere la sospensione sulla superficie dei pellets in modo tale che, una volta centirfugati, la dispersione fosse uniforme nell’intero lotto.

Come discusso in precedenza, le temperature di estrusione erano una considerazione chiave in modo da garantire il minimo degrado di GS e MTX. Per ottenere risultati ottimali i rivestimenti sono stati limitati a <20 microlitri. I pellet sono poi stati estrusi attraverso l’ExtrusionBot per ottenere il filamento medicinale utilizzato per creare le strutture 3D.

SolidWorks è stato utilizzato per progettare un dischetto di test del diametro di 5 mm per 1 mm di altezza. Il file digitale  è stato stampato a 220° C con spessori di 300 micron e l’impostazione di riempimento al 100%. Non sono stati utilizzati raft o supporti, e il piano della stampante è stato sterilizzato con alcol. (Non sembra un’esperimento casalingo qualsiasi? Non è stupefacente che invece si tratti di una ricerca scientifica potenzialmente rivoluzionaria?).

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Forse la parte più complessa dell’esperimento è la fase di test in cui sono stati misurati i risultati citostatici (cioè l’inibizione della crescita effettiva delle cellule batteriche). Per fare questo gli scienziati hanno dovuto ricorrere a test XTT e altre attrezzature di laboratorio molto complesse e anche costose. Ancora una volta si può consultare l’articolo per una descrizione accurata dei metodi utilizzati. La conclusione è che, mentre le percentuali dopanti erano relativamente basse (tra l’1% e il 2,5% del peso), l’efficacia dell’inibizione è risultata relativamente elevata.

Inoltre l’MTX è principalmente usato per arrestare la crescita delle cellule cancerose (citostatico) piuttosto che anninetarle (citotossico). Futuri esperimenti con composti citotossici potranno mostrare riduzioni più significative nell’attività delle cellule vive e negli XTT. La fabbricazione di pastiglie test con un numero di strati o costrutti cavi potrà probabilmente aumentare la superficie e l’eluizione, e provocare un’ulteriore diminuzione nell’attività delle cellule.

Inoltre, utilizzando PLA, una nota plastica biocompatibile, come componente principale, le funzioni normali del corpo dovrebbero essere in grado di abbattere l’impianto dopo tempo, negando la necessità di ulteriori procedure per rimuoverlo. Prima che questi nuovi metodi per la somministrazione dei farmaci vengano utilizzati per il trattamento sugli esseri umani, sarà necessario condurre test in-vivo: non esiste una cura immediata, ma la più ampia disponibilità e la possiiblità di ridurre enormemente i costi di apparecchiature di laboratorio avanzate, attraverso, per esempio, una stampante desktop 3D MakerBot Replicator 2X ci permette già di tagliare i tempi di diversi ordini di grandezza.

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