Reti neurali create in laboratorio con la biostampa 3D: lo studio rivoluzionario

di Gianmarco Bonomo

03 Novembre 2023

Uno dei campi di ricerca più innovativi è senza dubbio quello delle neuroscienze, soprattutto per il ruolo nello sviluppo di trattamenti per condizioni come l’Alzheimer e la depressione. A lungo, gli scienziati hanno cercato di replicare in laboratorio il complesso ambiente neurale del cervello, senza però riuscire nell’intento. Eppure, uno studio recente sembra aver fatto un grande passo avanti grazie alla biostampa 3D, una tecnologia che ha permesso di creare delle reti neurali in tre dimensioni. Vediamo cosa significa e qual è l’importanza di questa ricerca per le neuroscienze.

Cos’è la biostampa 3D e come funziona?

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La biostampa 3D, in breve, è una particolare tecnica di stampa a tre dimensioni che però coinvolge cellule viventi, e che i ricercatori hanno impiegato per cercare di replicare in laboratorio le strutture neurali. Alla base dello studio, condotto dall’Università di Monash in Australia, c’è il concetto di bioinchiostro, una parte fondamentale della biostampa 3D. Il bioinchiostro è infatti una sostanza contenente cellule sospese in idrogel, che poi verranno utilizzate per costruire strutture tridimensionali.

Lavorare con i neuroni, per quanto sospesi nell’idrogel, costituisce una sfida significativa. Di conseguenza, il bioinchiostro deve avere proprietà fisiche e chimiche che consentano non soltanto la stampa, ma anche il mantenimento della struttura in tre dimensioni. Inoltre, come riportano i ricercatori, deve:

• essere sufficientemente delicato, per non danneggiare le cellule;
• consentire l’interazione con le cellule;
• avere un basso modulo elastico, in pratica deve essere morbido e non troppo rigido.

Sviluppando un bioinchiostro che rispetti questi requisiti, i ricercatori sono riusciti a creare reti neurali in tre dimensioni che imitano il comportamento delle cellule nervose degli esseri umani.

Reti neurali stampate in tre dimensioni: quali sono i vantaggi?

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Oltre a rappresentare un passo avanti potenzialmente rivoluzionario nella ricerca neuroscientifica, le reti neurali 3D stampate con il bioinchiostro offrono anche diversi vantaggi:

• Studio delle malattie neurologiche. Questa tecnologia permette di studiare in modo efficace malattie che colpiscono la trasmissione neurale, come Alzheimer e sclerosi multipla. La capacità di replicare fedelmente le reti neurali è infatti fondamentale per comprendere queste condizioni.
• Medicina personalizzata. Sarebbe possibile replicare le reti neurali dei singoli pazienti, arrivando a sviluppare trattamenti specifici per ciascun individuo.
• Sviluppo di nuovi farmaci. Le reti neurali ottenute con la biostampa 3D possono servire come strumenti preziosi nello sviluppo e nel test di nuovi farmaci per condizioni legate al sistema nervoso.
• Applicazioni nella bioelettronica. La nuova tecnologia potrebbe consentire di realizzare dispositivi medici impiantabili più efficaci, nonché interfacce cervello-computer avanzate.

I prossimi passi nella ricerca sulle reti neurali ottenute con la biostampa in tre dimensioni saranno l'ampiamento e la complessità delle strutture nervose. In questo modo, sarà possibile imitare non soltanto le reti, ma anche le funzioni di diverse parti del cervello umano. Certo, il progetto è ancora nelle prime fasi di sviluppo, eppure già è possibile vedere le possibili applicazioni nel mondo reale.

Non solo reti neurali: la biostampa della pelle umana

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Peraltro, la ricerca sulle reti neurali 3D non è l’unica che riguarda la biostampa in tre dimensioni di parti del corpo umano a scopi medici. In particolare, i ricercatori dell’Università Miguel Hernandez de Elche hanno condotto uno studio sulla biostampa 3D della pelle umana. Lo studio si è concentrato sul legame tra la pelle e il sistema nervoso, allo scopo di comprendere i processi molecolari legati alle patologie sensoriali, come la psoriasi. La pelle stampata in 3D rappresenta quindi un modello che permette di comprendere meglio le malattie cutanee, sviluppare terapie più efficaci e, da un punto di vista etico, ridurre i test sugli animali. In definitiva, l’innovazione sta aprendo nuove porte alla scienza e alla medicina: la biostampa 3D è una di queste, e ne sentiremo parlare molto di più in futuro.