Ingegneria dei Tessuti, parte #2: Gli Scaffold

Prima parte, introduzione all'ingegneria dei tessuti: https://steemit.com/ita/@ggsggr/brevissima-introduzione-all-ingegneria-dei-tessuti

Come detto nel precedente approfondimento, per_scaffold_ si intende una struttura tridimensionale adibita ad ospitare una colonia di cellule provenienti dallo stesso paziente, con l'obbiettivo di fungere da supporto per la formazione di uno specifico tessuto biologico al fine di un futuro trapianto.

_NB: non si trovano immagini copyright free in merito, quindi metterò cose carucce di _piaxabaye sotto un link di rimando ad un 'immagine appropriata per chi fosse curioso.

"persona che fa cose scientifiche " secondo pixabay. Immagine seria sugli scaffoldlink

Gli scaffold deve avere diversi requisiti:

1)Elevata porosità, con cavità (i pori, appunto) interconnesse col fine di garantire il flusso costante delle sostanze nutritive e la migrazione delle cellule ivi inseminate.

2)Deve essere biodegradabile ( o biointegrabile, che è la stessa cosa, ma più lenta).

Questo vuol dire che lo scaffold deve potersi degradare in modo graduale e controllato al momento in cui non dovesse essere più necessaria la sua funzione di supporto.

Questo, a seconda del progetto, può avvenire prima o dopo il trapianto.

Va da se che i prodotti di degradazione non devono essere tossici per l'organismo, causa di una reazione infiammatoria eccessiva, e soprattutto devono poter essere smaltiti dal corpo in modo adeguato senza accumularsi nei tessuti

1. lo scaffold deve avere caratteristiche meccaniche simili a quelle del tessuto in cui dovrà essere impiantato.
2. la superficie deve essere chimicamente adatta alla proliferazione e all'adesione cellulare.

Immagine free di Pixabay tag "cellule umano medico". Questo invece è il processo schematizzato per la creazione di un graft link.

Le_problematiche_ presenti ad oggi sono molteplici:

Per prima cosa, non è ad oggi possibile garantire una diffusione uniforme delle cellule all'interno della struttura.

Queste ultime tendono infatti ad accumularsi sulla superficie dove vi è una maggiore concentrazione di sostanze nutritive, diffondendosi in modo meno efficace verso l'interno.

La seconda problematica è infatti legata alle sostanze nutritive, che tenderanno a diffondersi con più facilitù negli strati esterni, e con più difficoltà in quelli interni.

In seguito al trapianto inoltre, verranno meno tutto l'apporto nutritivo precedentemente fornito tramite bioreattore, e starà all'organismo del paziente il compito di vascolarizzare il nuovo tessuto ("neoangiogenesi", se anche voi aveste il feticismo per le parole complicate).

Questo processo è di per se molto lento e ancora oggi presenta_numerose zone d'ombra_.

Di conseguenza, le cellule negli strati più interni dello scaffold potrebbero non essere raggiunte in tempo dai capillari neoformati, portandole quindi a perire pel la mancanza di elementi nutritivi, o per l'eccesso di sostanze di scarto.

Altra immagine di Piaxabay, questa invece è una piccola grafica esplicativa sulla neoangiogenesi link

Materiali Utilizzabili

A parte per il tessuto osseo che necessita di un supporto inorganico, i materiali ad oggi prediletti per gli scaffold sono quelli organici.

Tra questi, i polimeri naturali come il collagene o l'acido ialuronico si sono dimostrati essere molto validi , tuttavia non sono reperibili in grandi quantità per ovvi motivi.

Vi sono inoltre i polimeri artificiali ottenuti tramite polimerizzazione a stadi, come i poliesteri PLA (acido polilattico), il PGA(acido poliglicolico) e il PC(policoprolattone).

Questi materiali sono biodegradabili e relativamente ben tollerati dal corpo, e inoltre i prodotti di degradazione (acido lattico e glicolico) sono gia presenti per natura all'interno del corpo umano.

Vi è un problema però. Questi polimeri per loro natura vanno incontro a una degradazione in massa, che nel nostro caso comporta una degradazione nulla nei primi tempi e in seguito un'impennata massiccia del quantitativo di prodotti di scarto.

Questo spesso causa una violenta reazione infiammatoria, dato che vi è ovviamente un limite alle capacitù di smaltimento del nostro organismo.

Per ovviare a questi inconvenienti si stanno sperimentando (anche se non sono stati ancora approvati) dei polimeri "biointegrabili", vale a dire con una degradazione all'interno del nostro organismo molto più lenta e graduale.

_Limiti attuali_e futuri sviluppi:

Ad oggi, non è possibile riprodurre tramite questa tecnica, tessuti eterogenei come il derma o i vasi. Questo infatti richiederebbe degli scaffold progettati per raccogliere diversi fenotipi cellulari, dotato di quindi di zone con diversi gradienti di concentrazione di sostanze nutritive, diverse proprietà chimiche e meccaniche il tutto sinergicamente combinato per garantire la formazione di tessuti anche strutturalmente molto semplici come quelli sopracitati.

Questo è tutto, grazie per l'attenzione.

Fonti:

Appunti di lezione,

materiali forniti dal docente,

Testo M.C.Tanzi: Introduzione alla Bioingegneria Chimica