Sviluppo di un bio-ink a base di matrice decellularizzata e liofilizzata per il 3D bioprinting

In the medical and biomedical fields, the evolution of knowledge and technological discoveries has led to significant advantages in researching innovative solutions to problems that did not seem solvable until a few years ago. In these terms, tissue engineering aims to treat organs and tissues, recreate or engineer them, or promote their spontaneous repair to restore their original functionality. The purpose of this thesis is to develop a tissue graft through 3D bio-printing of decellularized biological tissues; in this specific case, the tissue that we would like to recreate is the trachea. Starting from this idea, the structure to be built was designed to recreate an environment similar to the native one to give the cells that will be placed inside a suitable habitat for their functionality. For this reason, the formulation of the bio-ink to print has been thought to be based on decellularized tissue matrix to have within it the original structural components of the tissue. The work was to design the structure to be made, a portion of tissue, formulate the bio-ink composition for printing, and develop protocols for decellularization, which were subsequently used to treat the tissue. The results currently obtained concern decellularization and have shown a not perfect efficacy; therefore, the protocols will have to be revised to proceed with the next steps of bio-ink realization and printing.

In ambito medico e biomedico, l'evoluzione delle conoscenze e delle scoperte tecnologiche ha portato a grandissimi vantaggi nella ricerca di soluzioni innovative a problematiche che fino a pochi anni fa non sembravano risolvibili. In questi termini l'ingegneria dei tessuti ha l'obiettivo di trattare organi e tessuti, ricreandoli, ingegnerizzandoli o favorendo la loro riparazione spontanea, in modo da ripristinarne la funzionalità originale. Lo scopo della tesi è quello di sviluppare un graft, un innesto tessutale, attraverso il 3D bio-printing di tessuti biologici decellularizzati; in questo caso specifico il tessuto che si vorrebbe ricreare è la trachea. Partendo da questa idea, la struttura da realizzare è stata pensata per ricreare un ambiente simile a quello nativo, così da dare alle cellule che verranno messe all'interno un habitat favorevole alla loro funzionalità. Per questo motivo la formulazione del bio-ink da stampare è stata pensata a base di matrice tessutale decellularizzata, in modo da avere al suo interno i componenti strutturali originali del tessuto. Il lavoro svolto è stato di progettazione della struttura da realizzare, una porzione di tessuto, di formulazione della composizione del bio-ink per la stampa e di sviluppo di protocolli per la decellularizzazione, successivamente utilizzati per il trattamento dei tessuti. I risultati attualmente ottenuti riguardano la decellularizzazione e hanno mostrato una non perfetta efficacia; andranno quindi revisionati i protocolli per poter poi procedere con le successive fasi di realizzazione del bio-ink e stampa.