Ricercatori russi sviluppano materiali polimerici 3D biocompatibili per la riparazione dei tessuti
Molti ricercatori e scienziati si sono rivolti a stampa 3D per le applicazioni in ingegneria dei tessuti , e una squadra dei materiali polimerici per l’ingegneria dei tessuti e Transplantology Laboratorio di Pietro il Grande di San Pietroburgo Politecnica (SPbPU) non è diversa. In un progetto congiunto con i ricercatori dell’Accademia Russa delle Scienze e della Prima Università Statale di San Pietroburgo di San Pietroburgo, il team SPbPU ha sviluppato materiali medici polimerici innovativi che possono essere utilizzati per riparare organi umani sottoposti a trauma.
Il progetto si sta svolgendo nell’ambito del Progetto 5-100, un programma di sostegno statale per le università russe che è in corso dal 2013. L’obiettivo del progetto è di elevare la posizione degli istituti di istruzione superiore russi, in modo che possano andare avanti e rafforzare i loro iniziative di ricerca e istruzione promuovendo la ricerca e lo sviluppo, razionalizzando l’amministrazione, aumentando la cooperazione internazionale e fornendo incentivi per attirare i migliori professori e facilitare la crescita professionale delle facoltà esistenti.
Per la sua parte del Progetto 5-100, SPbPU inventa, applica e condivide la sua conoscenza politecnica interdisciplinare e le tecnologie di produzione avanzate. In questo caso, gli scienziati dell’università hanno creato un materiale 3D poroso composto da chitosano – un analogo del tessuto osseo – e collagene, che è il materiale più promettente per la fabbricazione di scaffold di tessuti. Il nuovo materiale può quindi essere utilizzato per aiutare a ripristinare le parti mancanti dell’osso. I materiali in questa nuova area medica sono indicati come materiali mimetici, perché possono effettivamente ingannare il corpo umano … ma non in modo negativo.
“Non stiamo ingannando la natura, stiamo solo aiutandola a far fronte a un problema medico”, ha spiegato Vladimir Yudin, responsabile dei materiali polimerici per il laboratorio di ingegneria dei tessuti e transplantologia. “Gli esperti stanno attualmente discutendo se sia meglio usare un impianto o ripristinare un organo. Una persona con un organo artificiale deve assumere farmaci per il resto della sua vita per impedire al corpo di rifiutarla. Questo non è il caso dei tessuti cresciuti da cellule umane. ”
I risultati degli studi preclinici mostrano che dopo un certo periodo di tempo, una spugna 3D incorporata nell’osso umano inizierà a ricoprirsi di tessuto osseo naturale mentre il materiale artificiale si decompone. I ricercatori hanno anche studiato la spugna di collagene 3D sia nel tessuto muscolare che nel tessuto epatico e hanno scoperto che il materiale può stimolare il ripristino dei tessuti naturali degli organi.
Il team ha pubblicato un articolo sulla loro ricerca, intitolato ” Bioresorption of Porous 3D Matrices Based on Collagen in Liver and Muscular Tissue “, nel periodico Cell and Tissue Biology ; i co-autori includono PV Popryadukhin, GY Yukina, I. P. Dobrovolskaya, E. M. Ivankova e Yudin.
L’abstract dice: “Matrici 3D a forma di cilindro altamente porose con diametri di 1,3 e 3 mm sono state ottenute mediante liofilizzazione della soluzione di collagene. Uno studio in vivo del meccanismo e del tasso di riassorbimento del materiale risultante ha mostrato che il riassorbimento completo della matrice si è verificato 6 settimane dopo il loro impianto nel tessuto epatico e 3 settimane dopo l’impianto nel tessuto muscolare degli animali. I tessuti circostanti non sono stati alterati o danneggiati. L’analisi istologica ha rivelato che, contemporaneamente al riassorbimento del collagene della matrice, sono stati formati tessuto connettivo e vasi sanguigni. Questo ci permette di raccomandare il materiale poroso sviluppato a base di collagene per l’uso come matrici per l’ingegneria tissutale e il trapianto cellulare. ”
Nel caso di questi materiali mimanti, una matrice polimerica viene prima impiantata in tessuto epatico danneggiato, vasi o ossa, che sono stati saturati con le cellule degli organi. Il corpo viene ingannato nel non rifiutare l’oggetto estraneo che è stato impiantato, poiché i materiali sono costituiti dai componenti biocompatibili del chitosano e del collagene. Alla fine, questa matrice si decomporrà e il tessuto artificiale impiantato verrà quindi sostituito da tessuto umano naturale.
I materiali impiantati devono essere in grado di rimanere integri e non disintegrarsi prima che si formi un nuovo tessuto naturale al suo posto. Questi materiali polimerici 3D biocompatibili sono speciali in quanto non solo stimolano il ripristino dei tessuti naturali, ma possono anche regolare il tempo di riassorbimento, quindi la disintegrazione prematura non è un problema.
I ricercatori hanno anche usato i loro nuovi materiali 3D per sviluppare fili di sutura, protesi dei vasi sanguigni e coperture delle ferite, che sono stati tutti dimostrati efficaci durante studi preclinici in vivo. Quindi, secondo SPbPU , questi materiali sono stati raccomandati per l’uso nel trapianto cellulare e nell’ingegneria tissutale.
È una missione di vitale importanza nel mondo della medicina moderna sviluppare organi artificialiai fini del trapianto, e il continuo sviluppo in questo campo dipende da scienziati e ricercatori, come il team multidisciplinare SPbPU, l’Accademia Russa delle Scienze e Pavlov Prima Università Statale di San Pietroburgo, che crea materiali polimerici bioriassorbibili e biocompatibili.
