Il gel che potrebbe un giorno ricostruire muscoli, pelle e grasso

Il gel che potrebbe un giorno ricostruire muscoli, pelle e grasso

Incidenti stradali, ferite da battaglia e interventi chirurgici possono lasciare persone con buchi spalancati nei tessuti molli che sono spesso troppo grandi per i loro corpi da riparare. Ora, i ricercatori hanno sviluppato un gel iniettabile rinforzato con nanofibre che può ricostruire la mancanza di tessuto muscolare e connettivo fungendo da impalcatura e reclutando le cellule curative delle ferite. Finora, il team ha testato il materiale solo su ratti e conigli. Ma se funziona bene anche nell’uomo, potrebbe dare ai chirurghi ricostruttivi un modo semplice e veloce per aiutare i pazienti a rigenerare i tessuti persi senza cicatrici o deformità.

“Le perdite di tessuto molle sono un problema onnipresente nella medicina clinica”, dice Sashank Reddy, un chirurgo ricostruttivo alla Johns Hopkins University School of Medicine di Baltimora, nel Maryland. I chirurghi possono trapiantare il tessuto da un’altra regione del corpo al sito della lesione. Ma questo comporta traumi per i pazienti e perdita di tessuto da un’altra parte del corpo. I chirurghi possono anche inserire impianti sintetici. Ma le cellule immunitarie tipicamente si limitano a bloccare quegli impianti, lasciando cicatrici spesse e fibrose.

Poi ci sono i filler Gellike. Quando le ferite sono piccole, nell’ordine dei chirurghi delle dimensioni delle dita spesso si inietta un gel a base di acido ialuronico (HA) che le cellule immunitarie chiamate macrofagi possono infiltrarsi. Mentre penetrano all’interno e incontrano molecole di HA, i macrofagi tipicamente inviano segnali che reclutano cellule che formano vasi sanguigni e altre cellule che aiutano a riparare il danno. Ma con maggiori lacune nel tessuto, i gel HA sono in genere troppo morbidi per mantenere la loro forma. I ricercatori hanno cercato di fortificare i gel collegando le molecole di gel. Ma per rendere i gel forti e abbastanza resistenti da comportarsi come i tessuti, i ricercatori devono aggiungere tanti collegamenti che creano una rigida mesh 3D. Ma i pori sono troppo piccoli per permettere ai macrofagi e alle altre cellule di penetrare. “Cambia la biologia”, dice Jennifer Elisseeff, ingegnere biomedico della Johns Hopkins che non faceva parte della squadra di Reddy.

Ora, Reddy e i suoi colleghi hanno escogitato un modo migliore per rafforzare i gel di HA. Inizialmente hanno creato nanofibre da un polimero biodegradabile usato per decenni in punti di sutura solubile, chiamato polycaprolactone. Hanno quindi trattato le fibre in modo tale che alcuni contenessero linker molecolari progettati per legarsi all’HA. Un processo di ore ha formato legami tra i linker molecolari e le molecole di HA, creando un gel che era resistente come i tessuti molli. E, proprio come un po’ di ferro per cemento armato rinforza il cemento, il gel ha bisogno solo di un piccolo volume di nanofibre per irrigidirsi. Quella piccola quantità significava che il gel aveva ancora spazi abbastanza grandi da permettere alle cellule di passare facilmente. La mesh 3D risultante, dice Reddy, ha una sorprendente somiglianza con la matrice extracellulare del corpo, l’impalcatura naturale per i tessuti sani.

Per testare il loro materiale, Reddy ei suoi colleghi l’hanno iniettato nei conigli in cui un grasso era stato asportato chirurgicamente, prima che il materiale si irrigidisse. Non solo il gel ha preso la forma del tessuto mancante mentre si solidifica, ma dopo di esso i macrofagi si sono facilmente infiltrati e rilasciato segnali che hanno reclutato cellule che formano vasi sanguigni, tra le altre cose. Gli animali sono stati in grado di ricostruire blocchi di tessuto fino a 10 centimetri cubici , delle dimensioni di un dito umano, i ricercatori riferiscono oggi su Science Translational Medicine .

Il nuovo gel è “all’avanguardia, scientificamente”, afferma Ali Khademhosseini, un bioingegnere all’Università della California, a Los Angeles, che non è stato coinvolto nella ricerca. Egli osserva che, a differenza di altri gel, questo non include i fattori di crescita e altre molecole di segnalazione biologica, ma fa affidamento sul corpo per fornire il proprio. Quella semplicità potrebbe rendere più facile il passaggio del gel alla Food and Drug Administration degli Stati Uniti, dice Khademhosseini.

Il gel potrebbe anche aiutare a riparare i tessuti molli con funzioni specifiche, come le cellule del muscolo cardiaco. Hai-Quan Mao, un esperto di biomateriali e membro del team di Johns Hopkins, dice che i ricercatori sperano di seminare la matrice con cellule staminali che formano il tessuto cardiaco, al fine di aiutare a riparare i danni ai tessuti dopo un attacco di cuore. Questo è ancora nella fase di ricerca; nel frattempo, i ricercatori hanno già costituito una società per commercializzare la tecnologia, denominata LifeSprout.

Articolo originale da Science traduzione a cura della redazione: https://www.sciencemag.org/news/2019/05/injectable-gel-could-one-day-rebuild-muscle-skin-and-fat 

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