Cosa sono le impalcature ingegneristiche dei tessuti?
Impalcature ingegneristiche dei tessuti sono strutture fatte di sostanze artificiali o naturali che agiscono come una forma su cui le cellule possono crescere. L'impalcatura può essere inerte e non interagire con le cellule che crescono su di esso, oppure può aiutare attivamente le cellule a crescere rilasciando segnali chimici. Tali impalcature sono utili per aiutare a ricostruire o sostituire il tessuto umano perso.
La base dell'ingegneria dei tessuti è la creazione di laboratorio di nuove cellule e strutture biologiche per sostituire il tessuto e gli organi persi o malfunzionanti. Per fare ciò, gli ingegneri tissutali hanno bisogno di una forma - o impalcatura - su cui coltivare le cellule, perché le cellule coltivate in laboratorio non formano forme da sole; Invece, si sono diffusi in una forma bidimensionale. I ponteggi sono progettati per incoraggiare le cellule ad attaccare e crescere in una forma predeterminata specifica.
I ponteggi possono essere realizzati da una varietà di sostanze. Questi includono materie plastiche, proteine della seta, ceramiche di fosfato di calcio e persino polimeri naturali come il collagene. ION 2010, un ospedale di ricerca spagnolo stava sperimentando cuori umani presi dai donatori e spogliato di tutte le cellule, lasciando alle spalle la struttura del collagene. L'obiettivo era quello di prendere le cellule di un paziente che ha bisogno di un trapianto di cuore e consentire alle cellule di crescere sul framework di collagene, creando un nuovo cuore che il sistema immunitario non attacca come estraneo.
Un ponteggio ingegneristico tissutale deve essere poroso. I pori consentono alle cellule di interconnettersi e aderire l'una all'altra. Idealmente, l'impalcatura dovrebbe anche rilasciare sostanze chimiche che aiutano a promuovere la migrazione cellulare, l'adesione cellulare e la differenziazione in cellule specializzate. Un altro vantaggio di alcuni impalcature ingegneristiche dei tessuti è che sono biodegradabili, quindi si rompono una volta che le cellule si sono formate nella forma desiderata.
Un grosso problema con alcuni impalcature ingegneristiche dei tessuti è che le cellule hanno bisogno di ossigeno e sostanze nutritive per crescere. Le cellule possono migrareE nei pori dell'impalcatura in una certa misura. Una volta che le cellule iniziano a mettersi troppo in profondità nei pori, tuttavia non ricevono abbastanza nutrienti o ossigeno, perché gli strati superiori delle cellule stanno bloccando il movimento dei nutrienti e dell'ossigeno negli strati inferiori. Un'innovazione, chiamata impalcatura a forma libera (SFF), aggira questo problema, perché è progettata con vasi sanguigni artificiali che trasportano questi nutrienti attorno alla struttura e rimuovono i prodotti di scarto. I ponteggi di ingegneria dei tessuti SFF venivano sperimentati nel 2011 per perfezionare il sistema artificiale dei vasi sanguigni in modo da poter produrre organi complessi grandi.
Gli scienziati hanno già creato la pelle seminando le cellule della pelle dei pazienti su una struttura di collagene. La pelle è una struttura bidimensionale, quindi il problema della diffusione dell'ossigeno e dei nutrienti non ha trattenuto lo sviluppo. Questa pelle viene utilizzata nel trattamento che coinvolge innesti cutanei.