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Gli scienziati creano il primo modello di cuore umano stampato in 3D
Ricercatori americani dicono di aver creato il primo modello di cuore umano a grandezza naturale utilizzando la tecnologia di stampa 3D.
Il modello è stato realizzato con una stampante 3D appositamente sviluppata che utilizza biomateriali per produrre una struttura e tessuti simili a un vero cuore umano.
I ricercatori dicono che il modello di cuore può essere uno strumento utile per formare professionisti medici in operazioni relative alla funzione del cuore umano. Potrebbe anche essere usato come base per nuove ricerche su come utilizzare la tecnologia di stampa 3D per produrre cuori completamente funzionanti da sostituire nelle persone.
La ricerca è stata condotta da un team di ingegneri della Carnegie Mellon University americana. I risultati sono stati recentemente pubblicati in un documento in ACS Biomaterials Science and Engineering.
Il team è stato guidato dal professore di ingegneria biomedica Adam Feinberg. Il team aveva già sviluppato una stampante 3D che poteva “bioprintare” il collagene. Il collagene è la principale proteina strutturale che si trova nei tessuti di tutto il corpo umano.
L’obiettivo dell’ultimo progetto era quello di utilizzare questa stessa tecnologia di bioprinting per creare un modello realistico e a grandezza naturale di un cuore umano.
Feinberg ha detto in una dichiarazione che il suo team è stato in grado di creare un modello che i medici possono esaminare attentamente per preparare le operazioni al cuore. Ma i modelli appena creati permettono anche ai medici di “manipolare” il cuore, per sperimentare reazioni simili al lavoro con il tessuto reale, ha aggiunto.
Gli scienziati hanno fatto modelli stampati in 3D del cuore umano prima. Ma quei modelli erano fatti di sostanze più dure – come la plastica o la gomma – che non erano efficaci nel copiare il materiale morbido del tessuto che si trova nel cuore umano.
Il nuovo processo di stampa 3D non era anche facile, ha detto il team della Carnegie Mellon. Questo perché i materiali morbidi, come il collagene, iniziano come un liquido. Quando tali sostanze sono stampate in aria, collassano rapidamente durante il processo.
Così i ricercatori hanno escogitato un loro metodo per stampare in 3D materiali morbidi. Il metodo utilizza una sostanza gelatinosa per circondare le strutture durante la stampa in modo che non collassino.
Il nuovo modello di cuore del team è fatto da un materiale chiamato alginato, una sostanza morbida e naturale ricavata dalle alghe. I ricercatori dicono che l’alginato ha proprietà molto simili ai tessuti che compongono il cuore umano.
Per esempio, i ricercatori hanno testato il materiale stampato in 3D con le suture, che i medici usano per chiudere le ferite durante le operazioni. Il team ha detto che l’alginato era in grado di allungarsi per sostenere le suture.
Una volta perfezionato il processo, i ricercatori hanno apportato ulteriori modifiche alla stampante 3D per produrre oggetti più grandi. Sono stati in grado di utilizzare le immagini MRI di un paziente per modellare e stampare un cuore umano a grandezza naturale. MRI sta per risonanza magnetica, un sistema per produrre immagini elettroniche degli organi all’interno del corpo.
Il team di Feinberg ha anche sperimentato con pezzi di tessuto progettati per copiare la funzione dei singoli elementi del cuore – come le valvole che si aprono e si chiudono e i vasi sanguigni realistici.
I ricercatori dicono che hanno anche stampato con successo un modello 3D di un’arteria cardiaca che potrebbe essere utilizzato per formare i medici. Il gruppo dice che gli stessi metodi potrebbero essere utilizzati per creare anche altri modelli di organi realistici, come fegati o reni.
L’ex studente di Carnegie Mellon Eman Mirdamadi era un altro ricercatore principale del progetto. Ha ammesso che “grandi ostacoli” impediscono ancora al processo di bioprinting di produrre un cuore umano funzionale a grandezza naturale. Ma gli ultimi progressi aiutano a stabilire le “basi fondamentali” per tali sforzi, ha detto in una dichiarazione.
Sono Bryan Lynn.
Bryan Lynn ha scritto questa storia per VOA Learning English, basata su rapporti di Carnegie Mellon e ACS Biomaterials Science and Engineering. era l’editore.
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Quiz – Gli scienziati creano il primo modello di cuore umano stampato in 3D a grandezza naturale
Le parole di questa storia
La stampa 3D – n. il processo di stampa di un oggetto solido da un modello digitale stampando molti strati separati dell’oggetto
funzione – n. il modo in cui qualcosa funziona o opera
manipolare – v. controllare qualcosa usando le mani
gelatina – n. una sostanza chiara fatta da ossa di animali che è usata per fare alcuni cibi e altre sostanze
alghe – n. un tipo di pianta che cresce nel mare
sutura – n. un punto usato per ricucire un taglio o una ferita nel corpo di una persona
valvola – n. una parte del cuore che controlla la quantità di sangue che scorre
arteria – n. un tubo spesso che porta il sangue dal cuore ad altre parti del corpo
ostacolo – n. un problema che deve essere affrontato prima di fare ulteriori progressi
lavoro di fondo – n. un lavoro che viene fatto in preparazione del lavoro che sarà fatto più tardi