Concavo, convesso o piatto: le celle hanno una preferenza

Le superfici cave ea forma di sella stimolano la crescita delle cellule ossee in coltura meglio delle superfici convesse o piatte. I ricercatori di Delft guidati da Amir Zadpoor ​​​​lo descrivono in Comunicazione Natura. Questa conoscenza potrebbe essere utile nella ricerca sulle protesi ossee endogene.

La maggior parte delle fratture ossee guarisce abbastanza facilmente con una stecca o un gesso, ma il corpo ha bisogno di più aiuto se è necessario riparare molto tessuto osseo. Inoltre, questa nuova tecnica può essere applicata, spiega Jos Malda: “Pensate alle fratture facciali, all’osteoporosi e ai tumori ossei”. Malda è professore di ortopedia all’Università di Utrecht e non è coinvolto nella ricerca.

Tali danni complessi possono essere riparati creando una struttura porosa di materiale biologico, collocandolo nel corpo e consentendo alle cellule ossee del corpo di crescere su di esso. Questo metodo di guarigione presenta numerosi vantaggi rispetto a una solida protesi in plastica o metallo. L’organismo assorbe, mantiene e ripara la protesi biologica. Questo dà una vita più lunga. Inoltre, un impianto corporeo ha tutte le funzioni note del tessuto originale. Ad esempio, il tessuto osseo può produrre cellule del sangue, ma il metallo fornisce solo forza.

Stampante 3D precisa

Per realizzare la tua protesi, devi essere in grado di controllare la crescita dei tessuti in quantità e direzione. Malda spiega che questa è una sfida: “Sappiamo che la dimensione e la forma dei pori nel materiale hanno una grande influenza sul comportamento delle cellule. Ma non abbiamo ancora capito bene come funzioni”.

Il gruppo di ricerca TU Delft offre una risposta parziale. Il team ha utilizzato una precisa stampante 3D per produrre stampi. Le loro superfici avevano forme diverse: piatte, curvate positivamente (convesse), curvate negativamente (concave) o loro combinazioni. Hanno applicato cellule ossee di topo a queste matrici, che erano così piccole – poche decine di micrometri – che le singole cellule potevano rilevare la curvatura. Sgabelli e fossette sembravano stimolare la crescita e la divisione cellulare più di protuberanze o appiattimenti. “Un modo elegante per studiare il comportamento cellulare”, afferma Malda.

Utilizzando modelli in plastica di diverse superfici, il professore di biomeccanica Zadpoor ​​spiega come funziona. Le superfici esercitano forze sulle cellule e le cellule adattano il loro comportamento di conseguenza, ad esempio crescendo o non crescendo affatto. Percepiscono queste forze grazie al loro “scheletro cellulare”, composto da piccole fibre. Piegare queste fibre richiede energia e ne occorre meno perché le cellule formino fossette, si scopre. Zadpoor: “Le cellule scelgono il percorso di minor resistenza”.

Sebbene questa conoscenza sia utile per la modellatura dei tessuti, questa conoscenza non è ancora applicabile alla produzione di protesi endogene. Quindi i ricercatori ora vogliono controllare le cellule non solo a livello micro, ma anche alla scala in cui devono funzionare in un corpo.