L’ingegneria tissutale, una rivoluzione per molte applicazioni

I progressi tecnici al servizio dell’ingegneria tissutale

L’ingegneria tissutale si basa su due elementi: la matrice, la struttura su cui deve organizzarsi l’architettura tissutale, e le cellule staminali, che possono essere aggiunte in precedenza in vitro o in vivo dopo l’impianto della matrice. I progressi tecnici in questo campo sono costanti. A livello di produzione di matrici e tessuti, i progressi sono stati segnati in particolare dallo sviluppo della bio-stampa 3D e della nanofabbricazione.

La bio-stampa 3D consente di produrre strutture tissutali complesse con grande precisione. Può essere utilizzata per la produzione di matrici tridimensionali ma anche di tessuti, con l’aggiunta di cellule staminali Il 3D printing permette di controllare la forma, la dimensione e la porosità della matrice, nonché la disposizione delle cellule. La nanofabbricazione è un metodo di produzione su scala nanometrica che permette di creare matrici con proprietà meccaniche specifiche, in particolare in termini di rigidità e porosità. I biomateriali utilizzati per queste matrici possono essere polimeri, idrogel e materiali compositi.

A livello di coltura cellulare, la coltura di cellule in 3D e l’uso di cellule staminali sono due tecniche che hanno permesso progressi nel campo dell’ingegneria cellulare e tissutale Invece di coltivare le cellule staminali su superfici piane, la coltura 3D permette alle cellule di svilupparsi in un ambiente più simile al loro ambiente naturale, il che può fornire risultati più precisi e tessuti più funzionali Le cellule staminali sono cellule che hanno la capacità di differenziarsi in diversi tipi di cellule specializzate, il che le rende molto utili per l’ingegneria tissutale. Consentono di creare tessuti artificiali complessi, come ossa, muscoli, vasi sanguigni e persino di considerare la possibilità di produrre organi come il cuore e i reni.

Le molteplici applicazioni dell’ingegneria tissutale: dalla cosmetica al settore medico

Applicazione n°1: ingegneria tissutale per testare l’efficacia e la tossicità degli ingredienti

L’ingegneria tissutale è una disciplina molto versatile che ha numerose potenziali applicazioni

In cosmetica e in altri settori come la chimica, il tessuto ingegnerizzato può essere utilizzato per produrre tessuti biologici su cui testare l’efficacia e la tossicità degli ingredienti, sostituendo l’uso degli animali.

Applicazione n°2: il tessuto ingegnerizzato per la ricerca medica e farmaceutica

Questa tecnologia può essere utilizzata per la modellazione cellulare di alcune malattie in vitro, come il cancro, le malattie cardiache e le malattie neurodegenerative. Successivamente, questi tessuti biologici servono come base per lo studio dell’evoluzione di queste malattie o per la valutazione di nuove terapie.

Applicazione n°3: ingegneria tissutale per la riparazione di tessuti e organi

Infine, l’ingegneria tissutale viene utilizzata per riparare tessuti e organi danneggiati o persi a causa di malattie, traumi e invecchiamento. In questo caso, si parla di medicina rigenerativa, che utilizza tecniche di ingegneria tissutale per un’applicazione medica.

Scopri di più sulle possibili applicazioni della medicina rigenerativa >

Un’attenzione particolare nel campo medico

La bioingegneria cellulare e tissutale è una disciplina molto promettente che ha il potenziale per rivoluzionare la medicina offrendo opzioni di trattamento più efficaci e più durature per i pazienti affetti da malattie croniche o gravi lesioni. Diversi successi importanti hanno dimostrato il potenziale di questa disciplina per migliorare la vita di questi pazienti.

Le pelli artificiali sono uno dei primi esempi di successo Ad oggi esistono diverse soluzioni, più o meno complesse e che rispondono a più o meno funzioni della pelle. Le pelli artificiali sono nate con lo sviluppo di sostituti acellulari dermici o epidermici e si sono poi complicate con l’aggiunta di cellule, spesso cellule staminali che si differenziano in cheratinociti o fibroblasti, o cellule prelevate direttamente dal paziente Ad oggi esistono nuovi sostituti più complessi, in particolare sostituti dermo-epidermici. Inoltre, sono in corso numerosi studi per aggiungere elementi mancanti alla struttura o alla composizione della pelle in vivo (nervi, appendici cutanee, vascolarizzazione, pigmentazione, ecc.).

Un secondo esempio è lo sviluppo di impianti ossei grazie all’ingegneria dei tessuti. In questo caso, la sfida è produrre supporti di biomateriali che riproducano la struttura altamente porosa dell’osso spugnoso, essenziale per la vascolarizzazione e la crescita ossea, pur avendo un’elevata resistenza meccanica per fornire un supporto sufficiente quando vengono impiantati. A questi biomateriali possono essere aggiunti altri elementi, in particolare cellule ma anche fattori di crescita, fattori angiogenici, fattori di differenziazione o farmaci, per accelerare e migliorare la riparazione del tessuto.

Altri tipi di sostituzione dei tessuti sono possibili grazie all’ingegneria tissutale e la sfida futura è lo sviluppo di organi artificiali complessi con l’aiuto dell’ingegneria tissutale. Ciò è già stato realizzato per alcune malattie, in particolare le malattie degli occhi con impianti retinici, alcune malattie cardiache con un cuore artificiale o anche per i pazienti laringectomizzati con una laringe artificiale

In sintesi, il tessuto ingegnerizzato ha già dimostrato la sua efficacia in numerose applicazioni, con uno sviluppo particolare negli ultimi anni nel campo medico. I progressi tecnici di questa disciplina hanno permesso un notevole miglioramento nella complessità e nella composizione dei tessuti artificiali. Siete interessati a queste tecniche o ai prodotti di tessuto ingegnerizzato? Alcimed può aiutarvi a esplorare questo mercato in piena espansione. Non esitate a contattare il nostro team  !

Informazioni sugli autori,

Marie-Zoé, consulente del team Life Sciences di Alcimed in Francia

Xiaolin, direttrice di produzione del team Life Sciences di Alcimed in Francia