Nel campo dell’ingegneria tessuitale i nanotubi di carbonio potrebbero essere la base per nuove strategie per la riparazione di tessuti umani danneggiati
I nanotubi di carbonio (CNT) sono materiali caragtterizzati da incredibili proprietà. Sin dall’inizio sono stati impiegati in svariati campi, dall’elettronica alla medicina. Ora un gruppo di ricercatori delle università di Dankook e Inha in Corea ha trovato un nuovo impiego per questo interessante materiale. Utilizzando una stuoia aggrovigliata di nanotubi di carbonio come rivestimento di scaffold polimerici è possibile creare supporti per la ricrescita cellulare.
Miglioramento dell’adesione cellulare
Le impalcature fungono da strutture di supporto per le cellule in crescita per riparare i tessuti danneggiati o malati. Ma mentre i biopolimeri sintetici ampiamente utilizzati nell’ingegneria dei tessuti sono biocompatibili, la bioattività in termini di adesione cellulare e crescita è tipicamente scarsa. Per ovviare a questo problema, è possibile introdurre la struttura della superficie per aiutare le cellule ad aderire, diffondersi e, nel caso delle cellule staminali, dare i giusti segnali per stimolare la loro differenziazione in specifici tipi di cellule. In modo intelligente, Hae-Won Kim e i suoi colleghi hanno utilizzato le dimensioni intrinseche dei CNT per creare una topografia su nanofibre polimeriche.
“Abbiamo interfacciato le nanofibre di biopolimero con i CNT per modulare le interazioni multiple di cellule e tessuti che sono in ultima analisi utili per il processo di guarigione dei tessuti e di rigenerazione ossea”,
spiega Kim.
I ricercatori hanno utilizzato l’elettrofilatura per produrre nanofibre di policaprolattone (PCL) con diametri di circa 500 nm. Doopo un trattamento con soluzione alcalina, i ricercatori hanno rivestito tali fibre con uno strato di CNT dal diamtetro di 25 nm.
“Abbiamo [esplorato] il problema che la nanotopografia bimodale generata dalla nanofibra e dai nanotubi potrebbe essere utile per il processo di riparazione dei tessuti”,
afferma Kim.
Le nanofibre rivestite con CNT mostrano meno infiammazione quando vengono impiantate, migliori risposte angiogeniche inclusa la formazione di nuovi vasi sanguigni e una rigenerazione ossea accelerata con maggiore densità minerale ed elevati segni di osteogenesi.
“Le caratteristiche nanotopografiche uniche favoriscono le interazioni con le cellule in termini di risposte meno infiammatorie e angiogenesi promossa. Questo aiuterà la guarigione dei tessuti e la rigenerazione ossea”,
sottolinea Kim.
L’azione combinata di CNT e fattori di crescita
Le cellule staminali mesenchimali (MSC) derivate dal midollo osseo umano seminate sulle nanofibre rivestite con CNT si attaccano più facilmente alla superficie. Inoltre mostrano una differenziazione accelerata in cellule osteogeniche che formano l’osso e una maggiore mineralizzazione e formazione ossea.
“Questo approccio è molto semplice e può essere applicato a varie superfici polimeriche”,
aggiunge Kim.
I ricercatori ritengono che dovrebbe essere anche possibile utilizzare i CNT per caricare le superfici degli scaffold con molecole bioattive come farmaci o fattori di crescita, che potrebbero essere rilasciati nel corpo per supportare specifici processi di guarigione.
“Abbiamo ora in programma di esaminare più risposte in vivo e applicare la tecnica a diverse superfici di biopolimeri come scaffold e sfere che sono utili per la guarigione e la rigenerazione di diversi tessuti come muscoli e nervi”,
aggiunge Kim.
