DEVELOPMENT OF ALTERNATIVE BIOENGINEERING STRATEGIES

Conceptually, additive manufacturing allows rapid and precise manufacturing of complex parts. Additive manufacturing requires a previous design of the piece to be fabricated by computer-aided design (CAD) software. Due to the limitations of CAD software, especially on curves, some of the printed pieces require additional or post-processing treatments to achieve the desired morphology and structure. Additive manufacturing and three-dimensional (3D) printed were both previously established only in the engineering field. In the 21st century, the idea of using 3D printing technologies to develop 3D structures to support cell culture and mimic native cellular microenvironment, push forward a new field in research called Bioprinting. In bioprinting, several technologies can be used, being extrusion printing the more versatile and well established. 3D printers like the 3D-Bioplotter™ use a new method, direct bioprinting, which permits the printing of a structure integrated with cells that resembles more to the in vivo conditions. Likewise, different research areas can benefit from 3D Bioprinting, like the study of disorders or diseases such as cancer. By definition, cancer is a heterogenic disorder that causes 10 million deaths worldwide, being breast cancer the second cause of death among women in the USA and Europe. Triple-negative breast cancer (TNBC) has been described as the most aggressive subtype, but the lack of knowledge on how the tumoral process begins makes its study more interesting. Combining electrospun fibers and a triple-negative breast cancer cell line (MDA-MB-231) demonstrates the formation of tumor-like cell aggregates. It might be used in personalized medicine of cancer by selecting the best treatment for each patient in the future.

Concettualmente, la produzione additiva permette la rapida e precisa produzione delle parti complesse. La produzione additiva richiede di un disegno previo della parte da fabbricare per un software di progettazione assistita da computer (CAD, in inglese). A causa delle limitazioni del CAD software, particolarmente nelle curve, alcune delle parti stampate esige trattamenti aggiuntivi o di post lavorazione per ottenere la morfologia e la struttura desiderate. La produzione additiva e la stampa tridimensionale (3D) erano solo stabiliti nella area di ingegneria. Nell 21⁰ secolo, la idea di usare le tecnologie di stampa tridimensionale per sviluppare delle strutture tridimensionale per il sostegno della coltura cellulare e de imitare il microambiente nativo, avanza una nuova area chiamata Biostampa. Nella biostampa, diverse technologie possono essere usate, essendo la stampa per estrusione la più versatile e consolidata. Le stampanti 3D come la 3D-Bioplotter™ usano un nuovo metodo, la biostampa diretta, che permette la stampa di una struttura integrata con le cellule che assomiglia le condizioni in vivo. Allo stesso modo, diverse aree di recerca possono trarne beneficio della biostampa 3D, come lo studio di disturbi o malattie ad esempio il cancro. Per definizione, il cancro è una malattia eterogenea che provoca 10 milioni di morti nel mondo all’anno, essendo il carcinoma mammario la seconda causa di morte tra le donne negli Stati Uniti e Europa. Il carcinoma mammario triplo negativo (TNBC, in inglese) è stato descrito come un sottotipo molto aggressivo, però la mancanza di conoscenza di come inicia il processo tumorale rende il suo studio molto interesante. La combinazione di fibre elettrofilate e una linea cellulare del carcinoma mammario triplo negativo (MDA-MB-231), dimostra la formazione di aggregati cellulari simil-tumorali. Potrrebe esse usati nella medicina personalizata del cancro, selezionando il migliore trattamento per ogni paziente nel futuro.