Realizzazione di un canale vascolarizzato utilizzando la stampa 3D di hydrogel

Il Neuroblastoma è un tumore maligno pediatrico che si sviluppa dalle cellule nervose immature, chiamate neuroblasti, presenti nel sistema nervoso simpatico. Il Neuroblastoma rappresenta più o meno il 10% dei tumori che vengono trovati a nei neonati e nei bambini entro i 15 anni. Nel 90% dei casi il Neuroblastoma è diagnosticato prima dei 5 anni. Le limitazioni degli attuali modelli in vitro della propagazione metastatica del Neuroblastoma risiedono nella loro scarsa correlazione fisiologica con gli equivalenti umani, nella mancanza di vascolarizzazione e in un design inadeguato. La biostampa 3D è una tecnologia emergente che sta rivoluzionando il campo dell'ingegneria tissutale e della medicina rigenerativa. Il principale vantaggio di questa metodologia risiede nella capacità di generare modelli tridimensionali in vitro, migliorando e affinando l'accuratezza degli studi sui sistemi cellulari. Lo sviluppo di queste strutture, note come scaffold, richiede competenze ingegneristiche sia nel processo di progettazione che nella selezione dei materiali. Gli hydrogel, materiali polimerici naturali o sintetici, sono considerati candidati ottimali grazie alle loro proprietà, quali stampabilità, biocompatibilità e non tossicità, rendendoli particolarmente adatti per applicazioni biomediche. L'obiettivo principale di questa tesi sono lo sviluppo e la validazione di un modello tumorale 3D vascolarizzato in grado di replicare il più possibile la fisiologia e il microambiente tumorale. Il modello tumorale proposto in questa tesi comprende tre componenti principali: una struttura in PDMS che assicura l'integrità strutturale e la connessione ad una pompa peristaltica; una struttura 3D costituita da GelMA che comprende un canale vascolare endotelializzato, lo stroma e una zona tumorale centrale e un’unità di clampaggio per unire la struttura in PDMS e quella in GelMA evitando la fuoriuscita di liquidi. Una volta ottenuto il dispositivo è stato ottimizzato il protocollo di semina del canale endoteliale usando HUVEC e fibroblasti (BJ). Il canale endoteliale è stato inoltre messo in perfusione per almeno 7 giorni al termine dei quali tramite un saggio di vitalità (Live&Dead) è stato possibile confermare l’elevata vitalità cellulare all’interno del canale. Nella fase finale del progetto è stato definito e ottimizzato un protocollo per la generazione di sferoidi tumorali multicellulari (MCTs) composti sia da cellule tumorali di neuroblastoma (SK-N-AS) sia da cellule sane e in particolare da fibroblasti (BJ). Gli sferoidi sono stati morfologicamente caratterizzati utilizzando lo strumento Matlab AnaSP.