Progettazione di tessuti bioartificiali funzionali
Lo sviluppo di tessuti biofunzionali che imitano la nostra pelle richiede la necessaria vascolarizzazione per la fornitura di nutrimenti e ossigeno alle cellule. Il progetto ARTIVASC 3D(si apre in una nuova finestra) (Artificial vascularized scaffolds for 3D-tissue-regeneration), supportato dall’UE, ha prodotto tessuti bioartificiali completamente vascolarizzati che contengono strati di grasso, derma ed epidermide. I ricercatori hanno impiegato delle tecniche di ingegneria allo stato dell’arte come per esempio la stampa su microscala, la polimerizzazione multifotonica su nanoscala e l’elettrofilatura, per la costruzione di scaffold e vasi sanguigni. Insieme agli studi inerenti ad aspetti quali modificazione biochimica superficiale e coltura delle cellule complesse, ciò consente lo sviluppo di prototipi adatti con una tecnologia di produzione automatizzata e standardizzata. Nella parte iniziale del progetto, è stato stabilito un foglio di specifiche per lo scaffold vascolare, con il quale è stato possibile definire materiale, bioreattore e assemblaggio dello scaffold. Dopo aver testato oltre 40 formulazioni, sono stati selezionati i materiali in base a biocompatibilità, elasticità e viscosità. Gli scienziati hanno completato con successo i test di citocompatibilità per 18 diversi materiali, ottenendo il superamento dei test di citotossicità da parte di almeno un materiale per ogni gruppo. I membri del progetto hanno sviluppato un banco di prova per la diffusione, al fine di modellizzare e ottimizzare gli scaffold in idrogel. Sono state utilizzate tecniche come la simulazione fluidodinamica computazionale e la progettazione informatica automatizzata mediante animazione per creare e ottimizzare il sistema vascolare 3D artificiale. In parallelo, i partner del progetto hanno sviluppato una tecnica di elettrofilatura inversa per produrre una maglia più fitta in periodi di tempo più brevi. Durante i test, la combinazione di idrogel e materiale elettro-filato ha dimostrato buona adesione e maneggiabilità. Gli esperimenti nei modelli di topo hanno rivelato che le cellule vascolari e le cellule di grasso possono essere incorporate nello scaffold artificiale. Gli sferoidi preadipociti sono stati ottenuti con successo, così come i metodi per la biofunzionalizzazione. I partner del progetto hanno dimostrato che questo modello di tessuto artificiale a tre strati vanta caratteristiche che assomigliano al tessuto naturale. Negli esperimenti finali del progetto, le strutture vascolari ramificate sono state incluse nel tessuto grasso e le cellule circostanti sono sopravvissute per diversi giorni. I successi di questo progetto portano la bioingegneria un passo più vicino alla creazione di scaffold artificiali vascolarizzati e funzionalizzati in grado di imitare la pelle naturale. Tali risultati vantano importanti implicazioni per il settore farmaceutico e biomedico, inoltre sono in linea con le direttive dell’UE per la riduzione o sostituzione della sperimentazione animale con metodi alternativi.
