Negli Stati Uniti le malattie cardiache sono la principale causa di morte: secondo i Centers for Disease Control and Prevention, uccidono oltre 600.000 persone all'anno. Sebbene sia stato statisticamente dimostrato che dieta ed esercizio fisico contribuiscono alle malattie cardiache, sono molti i meccanismi in gioco che portano agli infarti. Individui apparentemente sani, attivi, sottopeso e con bassi livelli di colesterolo possono morire senza preavviso. Di conseguenza, comprendere i molteplici aspetti della funzione cardiaca è fondamentale per ridurre i tassi di mortalità.
Il Wu Laboratory del Cardiovascular Institute presso la Stanford University di Palo Alto, California, conduce ricerche per identificare i meccanismi responsabili delle malattie cardiache umane. Identificando la regolazione genetica della formazione del cuore che avviene durante lo sviluppo fetale, il Group Director Dr. Sean Wu spera che le informazioni appena scoperte possano essere tradotte nella comprensione delle cause delle malattie cardiache negli adulti.
Mentre alcune ricerche vengono condotte utilizzando studi sui cuori dei topi, la dottoressa Soah Lee, ricercatrice post-dottorato del gruppo, fa parte di un team di ricerca che utilizza le cellule staminali per studiare il processo di formazione del cuore. Soah spiega che nei protocolli di ricerca preleva sangue da esseri umani sani e riprogramma le cellule trasformandole in cellule staminali. Poiché è dalle cellule staminali che si generano tessuti specifici durante lo sviluppo fetale, le cellule possono essere differenziate in cellule del muscolo cardiaco per ulteriori studi.
Tuttavia, quando vengono coltivate, la morfologia cellulare cambia in una forma arrotondata e Soah deve riprodurre la forma rettangolare delle cellule del muscolo cardiaco presenti nel corpo umano. Di conseguenza, per produrre la forma corretta è necessaria la modellazione. Gli stencil realizzati con il polimero organico Kapton consentono alle celle di conformarsi alla somiglianza desiderata e possono essere facilmente progettati in software di progettazione come Solidworks.
Poiché le competenze di fabbricazione interne erano limitate, Soah si è rivolta a Potomac per realizzare stencil ad alta precisione. Fa notare che “la fotolitografia tradizionale era troppo costosa e lenta per essere adatta alla ricerca. Poiché la produzione di Potomac si basa su processi di fabbricazione CAD e digitali, ho potuto anche provare una varietà di progetti in modo rapido ed economico". Soah ha creato una forma da 17 x 112 micron, ma ha anche preso in considerazione diversi rapporti di aspetto.
Poiché un ordine di fabbricazione digitale può essere effettuato per piccole quantità di più progetti, un ricercatore può testare varie ipotesi e scoprire quale funziona meglio prima di ordinare volumi più grandi. La progettazione iterativa è un aspetto insito anche nei servizi di prototipazione rapida di Potomac. Un progetto può essere testato, analizzato e ottimizzato, quindi riprototipato per garantire il risultato migliore. Andando oltre la tradizionale prototipazione rapida, il programma Proving Ground di Potomac è un nuovo servizio di test di progettazione che offre a ingegneri e progettisti di aziende di biotecnologie, dispositivi medici, microelettronica, microfluidica e prodotti di consumo un primo passo per provare un'idea mantenendo determinati parametri che riducono i costi di installazione.
Un altro aspetto fondamentale per il successo del progetto è stato l'impiego da parte di Potomac della lavorazione laser UV per tagliare il Kapton. La luce UV taglia i polimeri organici praticamente senza danneggiarli termicamente, rendendo le parti molto lisce. Soah ha riferito di non aver avuto problemi con le celle che rimanevano incastrate su superfici ruvide e di non aver avuto problemi nel rimuovere lo stencil una volta terminato.
Scienziati, ingegneri e ricercatori vogliono dedicare più tempo agli esperimenti nel loro campo, non a imparare come fabbricare i componenti. Soah ha commentato che "Potomac ha consegnato pezzi di qualità, ma è stata anche molto efficiente e il processo di ordinazione è stato semplice", lasciandole più tempo per il suo importante lavoro che sta aprendo le porte alla comprensione delle malattie cardiache mortali.
