Sep 24, 2023
Sviluppato un metodo rapido, economico e scalabile per l'ingegnerizzazione dei vasi sanguigni
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I vasi sanguigni ci mantengono in vita. Sono le autostrade che trasportano sangue ricco di ossigeno e sostanze nutritive in tutti gli angoli del nostro corpo – nutrendo i nostri tessuti e organi – rimuovendo contemporaneamente i prodotti di scarto tossici.
Le malattie e le disfunzioni dei vasi sanguigni possono provocare situazioni pericolose per la vita come infarto, ictus e aneurisma. I guasti dei vasi sanguigni sono una delle ragioni principali per cui le malattie cardiovascolari sono la prima causa di morte a livello globale.
La chirurgia di bypass viene spesso utilizzata per sostituire i vasi sanguigni gravemente malati. In molti casi possono essere utilizzati innesti non viventi realizzati con polimeri sintetici.
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Tuttavia, i vasi sanguigni di piccolo diametro – come l’arteria coronaria che alimenta il sangue al cuore – non possono essere sostituiti con vasi sintetici perché il sangue si coagula sulla loro superficie e ostruisce l’innesto.
In questi casi, un vaso sanguigno meno essenziale viene prelevato da un’altra parte del corpo e utilizzato per reindirizzare il sangue attorno al vaso malato, ripristinando il flusso sanguigno al tessuto affamato.
In caso di successo, l'intervento di bypass può aggiungere molti più anni sani alla vita di un paziente.
La chirurgia di bypass è un trattamento salvavita, ma presenta limitazioni significative. La cosa più urgente è che alcuni pazienti non dispongono di vasi donatori adeguati a causa di precedenti interventi chirurgici o comorbilità come il diabete, il che significa che le opzioni di trattamento per questi pazienti sono limitate.
Ma cosa accadrebbe se potessimo invece produrre vasi sanguigni “reali” per curare questi pazienti?
I vasi sanguigni di ingegneria tissutale – vasi sanguigni fabbricati utilizzando cellule e tessuti umani – potrebbero fornire una valida opzione terapeutica.
Inoltre, potremmo utilizzare questi vasi per molti altri scopi, come creare un apporto sanguigno integrato durante la progettazione di strutture tissutali più grandi. Ciò non è attualmente possibile perché il tessuto morirebbe una volta impiantato nel corpo.
Nonostante la necessità di vasi sanguigni mediante l’ingegneria tissutale, crearli con successo si è rivelato impegnativo. I vasi sanguigni sono tessuti complessi e multistrato e la loro struttura è intimamente legata alle loro prestazioni.
Lo strato più interno di un vaso sanguigno è lo strato endotelio: si tratta di un singolo strato di cellule specializzate che si allineano lungo l’asse del vaso sanguigno, supportando il flusso sanguigno e prevenendo la coagulazione.
Intorno all’endotelio c’è uno strato 3D di cellule muscolari lisce che si avvolgono come una serie di anelli attorno al vaso sanguigno. Ciò fornisce al vaso sanguigno resistenza meccanica per prevenire la rottura – contraendosi e rilassandosi per regolare la pressione sanguigna.
Da molti anni i ricercatori di tutto il mondo cercano di perfezionare l’ingegneria dei tessuti dei vasi sanguigni.
Tuttavia, i metodi attuali sono lenti, richiedono attrezzature specializzate e costose (come i bioreattori) e hanno una produttività ridotta, il che significa che è difficile fornire la fornitura necessaria di navi ingegnerizzate.
Combinando più materiali e tecnologie di fabbricazione, il nostro team ha sviluppato un metodo veloce, economico e scalabile per l'ingegneria tissutale dei vasi sanguigni.
E, come riportiamo sulla rivista ACS Applied Materials and Interfaces, i nostri vasi replicano la complessa geometria dei vasi sanguigni nativi.
Non sono ancora pronti per l'intervento di bypass, ma speriamo di essere sulla strada giusta.
Per prima cosa dovevamo creare la forma, una sorta di struttura su cui far crescere gli strati dei vasi sanguigni. Lo abbiamo fatto elettrofilando uno strato di fibre polimeriche su un mandrino, che fornisce la forma tubolare per l’innesto del vaso sanguigno.
L’elettrofilatura è una tecnica che utilizza una tensione elettrica per trascinare un flusso di polimero in fibre sottili che imitano la struttura proteica del nostro tessuto nativo, un po’ come filare la lana su una bobina su scala nanometrica.