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   Responsabile: Pietro Bartolini
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Ingegneria Biomedica, Biomateriali e Dispositivi Medici

Ingegneria dei tessuti per il sistema cardiovascolare

Lo sviluppo di biomateriali e protesi alternative a quelle comunemente impiegate rappresenta il tema centrale dell’ingegneria dei tessuti. In tale ambito, l’attività di ricerca in corso già da diversi anni, in collaborazione con la Cardiochirurgia di Treviso, il Dipartimento di farmacia dell’Università di Padova e la Facoltà di Ingegenria Medica dell’Università di Tor Vergata a Roma, propone la messa a punto di metodiche per lo studio della proliferazione cellulare e sensibilità agli sforzi nel fluido (shear stress), nonchè la produzione di bioreattori e di matrici polimeriche bioriassorbibili mediante elettrospinning, da impiegare come substrati per colture cellulari.
Sono stati usati come substrati parti della radice aortica o parete arteriosa porcina e matrici polimeriche, le cui caratteristiche morfologiche di nano- e microfibre risultano essere particolarmente idonee per una colonizzazione cellulare e successiva formazione di nuovo tessuto. In quest’ultimo caso è allo studio l’ampia modulabilità delle numerose variabili di processo dell’elettrospinning che consente di produrre supporti con diverse morfologie, essendo ormai provato come la risposta cellulare ad un determinato supporto dipenda dalle caratteristiche nanotopografiche del supporto stesso.
L’impiego di polimeri biodegradabili rappresenta un’alternativa di notevole interesse rispetto ai biomateriali comunemente impiegati per la realizzazione di sostituti protesici. Tale classe di materiali, oltre a consentire la colonizzazione del supporto polimerico da parte di linee cellulari specifiche, dipendentemente dalla particolare funzione richiesta, permette di produrre dispositivi medici aventi la possibilità di adattarsi alle modificazioni dell’organismo.
Accanto a queste caratteristiche particolari è inoltre possibile considerare un ruolo attivo per i biomateriali nell’indurre la crescita di nuovo tessuto.
Infatti costrutti del genere, oltre alla semplice funzione di supporto per la semina e coltura cellulare, possono essere progettati per assolvere compiti specifici; come esempio si possono considerare dispositivi che permettono contemporaneamente la possibilità di colonizzazione cellulare e rilascio di farmaco.
La produzione di matrici, strutture bidimensionali, e di sostituti cardio-vascolari, strutture tridimensionali, rappresenta uno degli obiettivi principali di questa linea di ricerca. A questo primo passo di messa a punto e produzione di scaffold polimerici, si associa successivamente la caratterizzazione meccanica delle strutture realizzate per valutare quanto siano difformi dalle strutture fisiologiche che si intende replicare. Nel caso di tessuti biologici tale caratterizzazione è associata a studi ottici se nel substrato è presente materiale birifrangente (collagene di tipo I) o valutazioni funzionali come nel caso delle radici aortiche porcine acellularizzate.
Parallelamente, si propone lo sviluppo di bioreattori in grado di simulare particolari condizioni fisiologiche per promuovere l’adesione e la proliferazione cellulare sui substrati. La valutazione dell’interazione cellula-substrato, e dei meccanismi che la mediano, riveste una particolare importanza al fine di determinare il successo di tale approccio bioingegneristico.
Un metodo impedenziometrico è usato per lo studio ed il monitoraggio delle colture cellulari per identificare le condizioni che possono promuovere l’adesione e la ripopolazione, mentre un sistema di camere a flusso (in fase brevettuale) permette di studiare la risposta delle popolazioni cellulari allo stimolo meccanico offerto dal flusso laminare/turbolento. Attualmente un'apparecchiatura di elettrofilatura (elettrospinning) progettata da questo gruppo sta producendo presso l'Università di Tor Vergata, substrati polimerici riassorbibili con proliferazione di cellule endoteliali. Sono stati realizzati fino ad ora membrane, vasi protesici e valvole cardiache.

Chi siamo:
Mauro Grigioni (Dirigente di Ricerca)
Carla Daniele (Primo Ricercatore)
Giuseppe D’Avenio (Ricercatore)
Costantino Del Gaudio (Ricercatore)

Pubblicato il 08-10-2006 in Ingegneria Biomedica, Biomateriali e Dispositivi Medici , aggiornato al 13-05-2013

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