Il tessuto umano ingegnerizzato svolge un ruolo piccolo ma crescente in medicina. La pelle ingegnerizzata può essere utilizzata su pazienti chirurgici o ustionati, le arterie ingegnerizzate sono state utilizzate per riparare il flusso sanguigno ostruito e intere trachee ingegnerizzate sono state persino impiantate in pazienti le cui vie aeree non funzionavano. Mentre la scienza avanza, i ricercatori sperano di essere in grado di ingegnerizzare interi organi, come cuori o fegati.
Ma l'ingegneria dei tessuti non è facile. Implica innanzitutto la creazione di un "ponteggio" su cui far crescere il tessuto. L'impalcatura è in genere realizzata attraverso un processo chiamato "elettrospinning", che prevede l'utilizzo di un campo elettrostatico per unire insieme i materiali. In alcuni casi, l'impalcatura può essere impiantata insieme al tessuto e nel tempo si dissolverà nel corpo. Ma l'elettrospinning può essere un processo lento e costoso, rendendo difficile la creazione di tessuti su larga scala necessari per la ricerca e le applicazioni mediche.
E se, si chiedessero i ricercatori, realizzare impalcature fosse facile come dire calzini?
"Abbiamo iniziato a pensare 'potremmo esaminare alcune altre pratiche standard del settore che producono altri materiali, come i tessuti?'", Afferma Elizabeth Loboa, decano del College of Engineering dell'Università del Missouri.
Ragionando che i tessuti e i tessuti umani non sono così diversi, Loboa e il suo team hanno lavorato con ricercatori dell'Università del North Carolina e del College of Textiles della North Carolina State University per studiare il potenziale di costruzione di impalcature dei tradizionali processi di produzione tessile.
I ricercatori hanno studiato tre comuni metodi di fabbricazione tessile: fusione a fusione, spunbonding e cardatura. La fusione per fusione implica l'uso di aria ad alta pressione per soffiare resina polimerica calda in una rete di fibre sottili. Lo spunbonding è simile, ma consuma meno calore. La cardatura separa le fibre attraverso i rulli, creando una rete di tessuto.
Questa immagine macchiata mostra diverse tecniche tessili utilizzate per realizzare ponteggi. (Università del Missouri) "Si tratta di processi utilizzati molto comunemente nell'industria tessile, quindi sono già processi di produzione standard dal punto di vista commerciale e commerciali", afferma Loboa.
Il team ha utilizzato l'acido polilattico, un tipo di plastica biodegradabile, per creare i ponteggi e li ha seminati con cellule staminali umane utilizzando le varie tecniche tessili. Hanno quindi aspettato di vedere se le cellule iniziassero a differenziarsi in diversi tipi di tessuto.
I risultati sono stati promettenti. Le tecniche tessili erano efficaci e più convenienti dell'elettrospinning. Il team ha stimato che un metro quadrato di ponteggi elettrospun costa tra $ 2 e $ 5, mentre il campione della stessa dimensione realizzato con tecniche tessili costa solo $ 0, 30 a $ 3. Le tecniche tessili funzionano anche molto più velocemente dell'elettrospinning.
La prossima sfida del team sarà vedere come funzionano i ponteggi in azione, il che comporterà studi sugli animali. I ricercatori devono anche ridurre la dimensione delle fibre delle impalcature prodotte dai tessuti per assomigliare meglio alla matrice extracellulare del corpo umano o alla rete di molecole che supportano la crescita cellulare. L'impalcatura Electrospun produce fibre molto piccole, motivo per cui è un metodo così popolare; i metodi tessili sembrano produrre fibre più grandi.
In futuro, Loboa spera di essere in grado di produrre grandi quantità di impalcature per far crescere pelle umana, ossa, grasso e altro ancora. Questi tessuti potrebbero aiutare a riparare gli arti per i soldati feriti, dice Loboa, o aiutare i bambini nati senza determinate parti del corpo.
"Dobbiamo davvero trovare modi per far sì che questi abbiano successo nei nostri pazienti", afferma.
