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Un team di bioingegneri dell'Università della California, Riverside, ha compiuto un passo avanti significativo nella ricerca neurologica, sviluppando per la prima volta un tessuto funzionale simile al cerebrale, ma completamente privo di materiali biologici. Questa innovativa piattaforma, denominata BIPORES, si basa su un polimero sintetico progettato per ricreare con precisione la complessa struttura della matrice extracellulare, l'ambiente che supporta la crescita, lo sviluppo e la connessione delle cellule nervose.
La base del materiale è costituita dal polietilenglicole (PEG), un polimero chimicamente neutro che, in modo simile al teflon, tende a respingere le cellule. Solitamente, per favorire l'adesione cellulare su tali superfici, è necessario l'impiego di proteine come la laminina o la fibrina. Tuttavia, in questo caso, i ricercatori sono riusciti a evitare l'uso di tali componenti, grazie all'adozione di una tecnologia che sfrutta una struttura complessa, basata su materiali soffici sotto forma di biogels (bijels) con una superficie interna a forma di sella. La stabilità dell'intera struttura è garantita da nanoparticelle di biossido di silicio.
Attraverso un sistema microfluidico e una stampante 3D, il team ha creato strutture tridimensionali caratterizzate da pori stratificati e interconnessi. Questa particolare conformazione permette il libero movimento di nutrienti e scarti, favorendo al contempo la crescita cellulare in profondità. I test condotti su cellule staminali neurali (NSC) hanno dimostrato la loro capacità di aderire in modo affidabile, crescere e formare connessioni neuronali funzionali.
Come ha sottolineato il principale autore dello studio, Prince David Okoro, la stabilità dell'impalcatura ingegnerizzata consente di condurre studi a lungo termine. Questo aspetto è di fondamentale importanza, poiché le cellule cerebrali mature riflettono in modo più accurato le funzioni del tessuto reale durante lo studio di malattie o lesioni. Per la creazione dell'impalcatura, è stato utilizzato uno speciale fluido composto da PEG, etanolo e acqua, fatto passare attraverso tubi di vetro microscopici. Quando il fluido incontra un flusso d'acqua, i componenti iniziano a separarsi, e un lampo di luce istantaneo fissa questa struttura, creando un materiale spugnoso con numerosi pori.
Secondo Iman Noshadi, professore associato di bioingegneria, il materiale fornisce alle cellule tutto ciò di cui hanno bisogno per crescere, organizzarsi e comunicare in cluster, offrendo ai ricercatori un controllo senza precedenti sul comportamento cellulare. Attualmente, il diametro dell'impalcatura è di due millimetri, ma il team sta già lavorando per ampliarne le dimensioni e ha preparato una pubblicazione sull'applicazione di un approccio simile per la modellazione del tessuto epatico.
L'obiettivo finale degli scienziati è la creazione di una rete di mini-organi di laboratorio in grado di interagire tra loro, simulando i sistemi del corpo umano. Come ha spiegato Noshadi, un sistema di questo tipo permetterebbe di monitorare come lo stesso farmaco influisce su diversi tessuti e come una patologia in un organo può influenzarne altri. Dal punto di vista della biomimetica, la scienza che studia e imita i sistemi biologici, il metodo proposto riproduce in modo molto più preciso l'architettura del tessuto cerebrale reale, rendendolo uno strumento prezioso per lo studio delle malattie neurologiche, il test di farmaci e lo sviluppo di terapie per il ripristino del tessuto nervoso danneggiato. Questa innovazione apre nuove prospettive per la ricerca, offrendo un modello più accurato e controllabile per lo studio del cervello e delle sue patologie.
