Alternativa al trapianto: fibre muscolari dalla bomboletta spray
Per le persone affette da insufficienza cardiaca, un cuore artificiale tramite trapianto sarebbe un salvavita. Tuttavia, per riprodurre il complesso organo in laboratorio, sarebbe prima necessario far crescere un tessuto vivente multistrato. I ricercatori dell'Empa si sono avvicinati a questo obiettivo: Hanno utilizzato un processo di spruzzatura per produrre fibre muscolari funzionanti.
Che a causa di un Insufficienza cardiaca ha bisogno di un trapianto deve sperare in un organo donatore adatto. Un'alternativa elegante sarebbe un organo artificiale Cuoreche non scatena alcuna reazione di rigetto nell'organismo dopo l'impianto. Il Progetto "Cuore di Zurigo del Research Network for University Medicine Zurich, di cui l'Empa è partner, sta attualmente sviluppando un cuore artificiale di questo tipo. Per garantire che la pompa proveniente dal laboratorio sia accettata dall'organismo, deve essere incapsulata e rivestita - come una calotta stealth - da tessuto umano. Finora, tuttavia, la coltivazione di tessuti funzionali multistrato è ancora una sfida importante nel campo emergente dell'"ingegneria dei tessuti". I ricercatori dell'Empa sono ora riusciti a far crescere le cellule in fibre muscolari in un'impalcatura plastica tridimensionale.
Le fibre muscolari del rivestimento giocano un ruolo cruciale
"Il cuore umano è naturalmente composto da diversi strati di tessuti differenti", spiega Lukas Weidenbacher dell'Istituto di ricerca sulla salute umana. Dipartimento Membrane Biomimetiche e Tessili dell'Empa a San Gallo. Le fibre muscolari del rivestimento svolgono un ruolo cruciale, in quanto garantiscono la stabilità e la flessibilità del cuore che batte costantemente. La crescita di fibre muscolari in più strati è tuttavia difficile, perché le cellule devono prima essere collocate in una struttura spaziale. "Tuttavia, è possibile creare strutture tridimensionali in plastica che assomigliano fortemente al tessuto umano, ad esempio attraverso il cosiddetto electrospinning", spiega Weidenbacher. In questo processo, i polimeri liquidi vengono filati come fili sottilissimi a forma di tessuti naturali. Tuttavia, i solventi nocivi necessari per questo metodo sono velenosi per le cellule sensibili.
Protezione approssimativa
I ricercatori dell'Empa hanno quindi confezionato le preziose cellule in capsule protettive. Una busta di gelatina contiene una o due cellule ciascuna. In questo modo le cellule sono protette dai solventi. Uno speciale processo di spruzzatura, l'elettrospruzzatura, consente di inserire le capsule nei pori dell'impalcatura filata. "Le cellule così protette sopravvivono molto bene alla spruzzatura", spiega il ricercatore sui materiali. E una volta che le cellule si sono annidate a destinazione, la capsula gelatinosa si dissolve in pochi minuti.
Le immagini scattate con un microscopio elettronico a scansione mostrano che le cellule si trovano bene nel loro nido di plastica: non appena le capsule vengono sciolte, le cellule precursori immature iniziano a fondersi tra loro e a maturare in fibre muscolari allungate. Alla fine, dovrebbe emergere una struttura il più possibile simile al tessuto muscolare naturale. "Dal momento che il cuore artificiale viene costantemente espulso dal flusso sanguigno, è importante che le superfici siano progettate in modo da evitare la formazione di coaguli", spiega Weidenbacher.
Testo: EMPA
