A cura di MIUR - Direzione Generale per il coordinamento la promozione e la valorizzazione della ricerca

Creato in laboratorio l’osso bionico che si stampa in 3D

Creato in laboratorio l’osso bionico che si stampa in 3D

Un gruppo di ricercatori dell’Università di Milano-Bicocca e dell’Imperial College di Londra ha realizzato e brevettato un nuovo materiale autoriparabile, biocompatibile e dinamico che potrà essere utilizzato nell’ambito della medicina rigenerativa.

Unendo le competenze di chimica dei ricercatori del Dipartimento di Biotecnologie e Bioscienze dell’Università di Milano-Bicocca e quelle ingegneristiche dei ricercatori del Dipartimento di Materiali dell’Imperial College hanno creato dei nuovi materiali ibridi in grado di rigenerare il tessuto osseo e cartilagineo, danneggiato da traumi o da patologie.

Lo sviluppo del materiale, realizzato nell’ambito del finanziamento del Ministero dell’Università e della Ricerca (MIUR), “Metodologie chimiche innovative per biomateriali intelligenti” a valere sul bando PRIN 2010-2011 - AREA 3, assegnato nel 2012, è stato possibile grazie al gruppo di ricerca dell’Università di Milano-Bicocca, coordinato da Laura Cipolla e coadiuvato da Laura Russo, che si occupa, da anni, dell’applicazione della chimica organica e della glicomica nella medicina rigenerativa maturando una considerevole esperienza nella modifica chimica dei biomateriali nanostrutturati, poi utilizzata per la progettazione del materiale.

Da parte inglese, l’equipe di ricerca ha potuto contare sull’esperienza nello sviluppo di biomateriali ibridi da parte del gruppo di ricerca londinese, guidato da Julian Jones, il primo a progettare e produrre un bio-vetro 3D poroso, di cui fa parte anche Francesca Tallia, studentessa di dottorato in Materials Science all’Imperial College.

Per riprodurre la resistenza meccanica e la simultanea capacità dinamica del tessuto osseo naturale, come la cartilagine, i ricercatori hanno utilizzato materiali sintetici combinando una componente inorganica a base di silicio con una nuova matrice organica mai utilizzata prima, fino ad ottenere  un materiale con caratteristiche molto particolari, che possono anche essere modulate cambiando i rapporti tra le componenti organiche e inorganiche.

Il nuovo materiale è in grado di auto-ripararsi in caso di fratture nette o in caso di scheggiature, è elastico, resiste alla compressione e alla trazione. Grazie alle sue caratteristiche regolabili, potrebbe avere impiego nell’ambito della medicina rigenerativa. Con una successiva fase di ricerca, sarebbe possibile realizzare un materiale che, opportunamente ingegnerizzato, imiti il tessuto e ne stimoli la riparazione, fino ad arrivare alla rigenerazione della cartilagine consumata o danneggiata sia a livello del menisco sia a livello dei dischi intervertebrali.

Inoltre, le capacità di auto riparazione e la possibilità di stampa in 3D consentirà di trasferire il materiale in ambiti di applicazione industriale estendendo questa nuova tecnologia alla realizzazione di materiali innovativi ultraresistenti e autoriparanti per applicazioni di uso quotidiano.

«In natura l’elasticità e la resistenza sono date dalla compartecipazione della matrice inorganica rigida e resistente, componente minerale calcificata, con una matrice organica che conferisce elasticità, la cosiddetta componente proteica – spiegano Laura Cipolla e Laura Russo, responsabili della ricerca e rispettivamente professore associato e assegnista di ricerca di Chimica organica dell’Università di Milano-Bicocca -. Da anni si stanno cercando dei sostituti ossei capaci di mimare le proprietà dell'osso naturale; per ottenere caratteristiche analoghe si preparano materiali definiti "ibridi" costituiti da una componente inorganica, spesso a base di silicio, e da una componente organica di tipologia estremamente variabile. Noi siamo riusciti a sintetizzare un materiale che unisce entrambe le caratteristiche e che potrà trovare applicazione sia in ambito medico sia in ambito industriale».

La stampa 3D nasce nel 1986, con la pubblicazione del brevetto di Chuck Hull, e da allora si è evoluta e differenziata, con l'introduzione di nuove tecniche di stampa e l’utilizzo di innumerevoli materiali con diverse caratteristiche meccaniche, permettendo la diffusione di questa tecnica di produzione in molti ambiti, che spaziano dall'industria all'medico

Fonte Università Milano Bicocca
Data pubblicazione 17/05/2016
Tag Scienze della vita , Tecnologie per gli Ambienti di Vita
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