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Creare da zero materiale biologico con una stampante 3D

stampante 3D

In occasione del recente meeting annuale dell'associazione AAAS (American Association for the Advancement of Science), ha destato molto interesse la dimostrazione di una stampante a getto in grado di stampare, in tre dimensioni, diversi tipi di oggetti e materiali, tra i quali, potenzialmente, anche materiali biologici (tessuti, pelle, cartilagine, ecc.)

Uno degli argomenti maggiormente discussi al meeting AAAS 2011, tenutasi quest'anno a Washington D.C., è senz'altro stato quello delle cosiddette "stampanti biologiche" (bioprinter), vale a dire quelle stampanti in grado di iniettare diversi tipi di materiale (tra i quali cibo, gel, resine, ecc.) creando dal nulla degli oggetti tridimensionali che potenzialmente potrebbero anche sostituire delle parti del corpo umano, come la pelle o le cartilagini.
In particolare, ha dato dimostrazione di sè la stampante Fab@Home, un progetto open source sviluppato presso la Cornell University che consiste nella realizzazione di una stampante a getto per uso personale e domestico (quindi relativamente economica), in grado di stampare vari tipi di materiali come ad esempio cibo ed altri ancora. L'immagine di apertura dell'articolo mostra un modello di stampante 3D Fab@Home mentre sta realizzando un oggetto tridimensionale in materiale sintetico.

Il professor Vladimir Mironov della Medical University of South Carolina (che può contare su un investimento di 20 milioni di dollari) immagina già il giorno in cui i dottori saranno in grado di stampare una nuova pelle per un paziente affetto da bruciature, oppure addirittura stampare un nuovo organo per i pazienti in attesa di un trapianto di rene. Mironov ha dato una dimostrazione pratica del funzionamento della stampante, realizzata basandosi sulla piattaforma open-source Fab@Home, sostenendo che essa sarebbe potenzialmente in grado di stampare materiali biologici per operazioni chirurgiche o protesi, oppure stampare delle parti artificiali da utilizzarsi nei test dei cosmetici. I materiali che possono essere stampati oggi non sono ancora adatti ad essere impiantati sugli esseri umani, come sostiene Mironov. Tuttavia, si provi ad immaginare se si potessero prelevare delle cellule da un donatore, coltivarle in laboratorio, e poi miscelarle con una sostanza sintetica per realizzare un nuovo organo. Se ciò fosse possibile, si potrebbero risolvere i problemi di rigetto associati ai vari tipi di trapianto, eliminando anche la necessità di ricorrere ad un organo artificiale.

Nel corso della conferenza stampa, affollatissima, la stampante ha prodotto un modello in silicone della cartilagine dell'orecchio umano. Sono stati necessari 20 minuti per ottenere l'oggetto finale in 3D, composto da una successione di strati successivi di materiale. Il video seguente mostra alcune fasi relative alla creazione dell'oggetto tridimensionale (se avete fretta, saltate il discorso iniziale di Hod Lipson, direttore del Creative Machines Lab della Cornell University, e andate subito verso la fine del video, dove si vede la stampante in azione).

La stampa di oggetti tridimensionali ha molteplici applicazioni, per cui è lecito aspettarsi che gli scienziati stiano pensando a molteplici tipi di impiego nel settore medico. I ricercatori della Cornell University, ad esempio, stanno cercando di realizzare delle valvole cardiache, mentre i loro colleghi della Wake Forest University si stanno concentrando sulla realizzazione di pelle artificiale, riportando anche qualche successo iniziale.

La piattaforma Fab@Home

Anzitutto è doveroso spendere qualche parola sul nome. Fab@Home (fab at home): con questo termine si vuole identificare una macchina destinata alla fabbricazione ed alla prototipazione veloce, cioè una macchina che è ad esempio in grado di valutare l'entità delle lesioni e delle ferite sulla pelle di un paziente vittima di bruciatura, e realizzare subito, tramite scansioni successive, il tessuto artificiale in grado di rimpiazzare quello naturale danneggiato. Nella terminologia tecnica inglese, questa macchina viene anche detta "fabber" (questo spiega la prima parte del nome, Fab). @Home, invece, indica che questa stampante è frutto di un progetto open-source (a livello hardware, software, e di documentazione) che la rende adatta anche ad un potenziale uso domestico e personale. Un fabber è sostanzialmente una macchina a controllo numerico (CNC, Computer Numerically Controlled) che esegue i comandi ricevuti da un computer, tipicamente nella forma di output di un programma CAD (Computer Aided Design), producendo una copia esatta dell'oggetto in tre dimensioni.
Il punto di forza, ed innovativo, del progetto Fab@Home è che esso consente a tutti di realizzare la propria macchina "fabber" personale che, lavorando su una comune scrivania, può stampare oggetti di forma qualsivoglia. Fab@Home non commercializza stampanti 3D, ma svolge piuttosto un'attività di ricerca e sviluppo nel settore specifico, rendendo disponibile a tutti (liberamente) i risultati ottenuti (nel pieno rispetto della filosofia open source). La comunità di Fab@Home è già molto ricca, ed include centinaia di ingegneri, inventori, artisti, studenti, ed hobbyisti di vari continenti.

Quest'altro video mostra invece una stampante Fab@Home mentre realizza dei dolci "casalinghi". Le siringhe adottate in queste stampanti sono compatibili con diversi tipi di materiale, come ad esempio silicone, cemento, acciaio inossidabile, glassa, e formaggio fuso.

 

 

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ritratto di slovati

Lo Smithsonian e le stampanti 3D

Ho trovato in rete questa notizia relativa all'utilizzo delle stampanti 3D: http://www.newscientist.com/blogs/onepercent/2012/02/smithsonian-uses-3d-printing-t.html
Sembra che il famoso Smithsonian Institute le voglia utilizzare per replicare alcuni degli oggetti della sua enorme collezione (si parla di oltre 137 milioni di oggetti, di cui solo il 2% viene mostrato al pubblico).

 

 

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