Realizzato a Vienna un cervello stampato in 3D e modellato sulla struttura delle fibre cerebrali, che permetterà di migliorare la risonanza magnetica di diffusione per lo studio delle malattie neurodegenerative
In un progetto congiunto tra MedUni Vienna e TU Wien è stato sviluppato, per la prima volta al mondo, un cervello stampato in 3D e modellato sulla struttura delle fibre cerebrali, che potrà aiutare a ottimizzare le immagini ottenute utilizzando una variante speciale della risonanza magnetica, la risonanza magnetica di diffusione o dMRI, che consente di determinare anche la direzione delle fibre nervose nel cervello. Questi modelli cerebrali potranno, quindi, essere utilizzati per far avanzare la ricerca sulle malattie neurodegenerative, come la malattia di Alzheimer, il Parkinson e la sclerosi multipla. Il lavoro di ricerca è stato pubblicato sulla rivista Advanced Materials Technologies.
Come è stata ottenuta la struttura cerebrale
Lo studio è stato un lavoro congiunto tra i ricercatori dell’Università di Medicina di Vienna, in quanto esperti di risonanza magnetica, e della TU Wien, esperti di stampa 3D, che hanno lavorato a stretto contatto con i colleghi dell’Università di Zurigo e del Centro medico universitario di Amburgo-Eppendorf. Visivamente, la struttura sviluppata non ha molto a che fare con un vero cervello, in quanto molto più piccola e con la forma di un cubo. Al suo interno, si trovano dei microcanali estremamente sottili e pieni d’acqua, grandi quanto i singoli nervi cranici. Il diametro di questi canali è cinque volte più sottile di quello di un capello umano. Per imitare la sottile rete di cellule nervose del cervello, il gruppo di ricerca ha utilizzato un metodo di stampa 3D piuttosto insolito: la polimerizzazione a due fotoni. Questo metodo ad alta risoluzione viene utilizzato principalmente per stampare microstrutture nell’ordine dei nanometri e dei micrometri. Per creare strutture di dimensioni adeguate per essere studiate con la dMRI, i ricercatori della TU Wien hanno lavorato al fine di migliorare il processo di stampa 3D e consentire la stampa di oggetti più grandi, con dettagli ad alta risoluzione. La stampa 3D ad alta scala fornisce ai ricercatori ottimi modelli che, se visualizzati con dMRI, consentono di studiare le varie strutture nervose.
Le applicazioni: addestrare la dMRI per lo studio del cervello
La riproduzione autentica delle strutture nervose caratteristiche del cervello ottenuta con la stampa 3D sarà utile per “addestrare” il software di analisi dMRI. Infatti, il modello cerebrale realizzato raffigura aree del cervello che generano segnali particolarmente complessi e sono quindi difficili da analizzare, come l’intersezione delle vie nervose. I modelli sviluppati possono essere utilizzati per migliorare la dMRI e calibrare il software di analisi. In questo modo, la dMRI potrà essere perfezionata per la pianificazione di interventi chirurgici e per la ricerca sulle patologie neurodegenerative come la malattia Alzheimer, il Parkinson e la sclerosi multipla.
Gli sviluppi futuri dello studio
Nonostante questi primi dati promettenti, il team di ricerca austriaco deve ancora affrontare delle sfide. Quella più grande, al momento, riguarda l’ampliamento del metodo. Infatti, la stampa in 3D ad alta risoluzione di queste strutture altamente complesse del cervello richiede ancora tempi molto lunghi. Pertanto, i ricercatori mirano, ora, non solo a sviluppare design ancora più complessi, ma anche a ottimizzare ulteriormente il processo di stampa stesso.
Fonte
- M. Woletz, F. Chalupa-Gantner, B. Hager, A. Ricke, S. Mohammadi, S. Binder, S. Baudis, A. Ovsianikov, C. Windischberger, Z. Nagy, Toward Printing the Brain: A Microstructural Ground Truth Phantom for MRI. Adv. Mater. Technol. 2024, 9, 2300176.
