Un gruppo di scienziati svedesi ha sviluppato una rivoluzionaria "pelle in una siringa", un gel ricco di cellule vive che può essere applicato direttamente sulle ferite o persino stampato in 3D in innesti di pelle.
Progettata per aiutare il corpo a costruire un derma funzionale piuttosto che un tessuto cicatriziale, l'innovazione combina cellule di fibroblasti su perle di gelatina con un gel di acido ialuronico, tenuti insieme utilizzando la chimica a scatto. In un progresso parallelo, il team ha anche creato fili elastici di idrogel in grado di formare minuscoli canali che trasportano fluidi, aprendo la strada allo sviluppo di tessuti artificiali e organoidi.
Da un gel rivoluzionario la speranza di cancellare le cicatrici da ustioni
Lo studio è stato condotto dal Center for Disaster Medicine and Traumatology e dall'Università di Linköping in Svezia ed è stato pubblicato su Advanced Healthcare Materials.
Le ustioni di grandi dimensioni vengono spesso trattate trapiantando uno strato sottile della parte superiore della pelle, l'epidermide. Questo è fondamentalmente composto da un singolo tipo di cellula. Il trapianto solo di questa parte della pelle porta a gravi cicatrici.
Sotto l'epidermide c'è uno strato di pelle più spesso e avanzato, il derma, che ha vasi sanguigni, nervi, follicoli piliferi e altre strutture necessarie per la funzione e l'elasticità della pelle. Tuttavia, il trapianto anche del derma è raramente un'opzione, poiché la procedura lascia una ferita grande quanto quella da guarire.
Il ''trucco'' è creare una nuova pelle che non diventi tessuto cicatriziale ma derma funzionante.
"Il derma è così complicato che non possiamo coltivarlo in laboratorio. Non sappiamo nemmeno quali siano tutti i suoi componenti. Ecco perché noi, e molti altri, pensiamo che potremmo eventualmente trapiantare gli elementi costitutivi e poi lasciare che il corpo crei il derma stesso", afferma Johan Junker, ricercatore presso il Centro svedese per la medicina dei disastri e la traumatologia e docente di chirurgia plastica presso l'Università di Linköping, che ha guidato lo studio.
Il tipo di cellula più comune nel derma, quella del tessuto connettivo o fibroblasto, è facile da rimuovere dal corpo e far crescere in laboratorio. La cellula del tessuto connettivo ha anche il vantaggio di potersi sviluppare in tipi di cellule più specializzate a seconda di ciò che è necessario. I ricercatori dietro lo studio forniscono un'impalcatura facendo crescere le cellule su minuscole perle porose di gelatina, una sostanza simile al collagene della pelle. Ma un liquido contenente queste perle versate su una ferita non rimarrà lì.
La soluzione dei ricercatori al problema è mescolare le perle di gelatina con un gel costituito da un'altra sostanza specifica del corpo, l'acido ialuronico. Quando le perle e il gel vengono mescolati, vengono collegati utilizzando la cosiddetta chimica a clic. Il risultato è un gel che, un po' semplificato, può essere chiamato pelle in siringa.
"Il gel ha una caratteristica speciale che significa che diventa liquido se esposto a una leggera pressione. Puoi usare una siringa per applicarlo su una ferita, ad esempio, e una volta applicato diventa di nuovo simile al gel. Questo rende anche possibile stampare in 3D il gel con le cellule al suo interno", afferma Daniel Aili, professore di fisica molecolare presso l'Università di Linköping, che ha guidato lo studio insieme a Johan Junker.
Nell'attuale studio, i ricercatori hanno stampato in 3D piccoli dischi che sono stati posizionati sotto la pelle dei topi. I risultati indicano il potenziale di questa tecnologia da utilizzare per far crescere le cellule del paziente da una biopsia cutanea minima, che vengono poi stampate in 3D in un innesto e applicate alla ferita.
I vasi sanguigni sono fondamentali per una varietà di applicazioni per materiali ingegnerizzati simili ai tessuti. Gli scienziati possono far crescere cellule in materiali tridimensionali che possono essere utilizzati per costruire organoidi, cioè versioni in miniatura di organi. Ma c'è un collo di bottiglia per quanto riguarda questi modelli tissutali; Mancano di vasi sanguigni per trasportare ossigeno e sostanze nutritive alle cellule. Ciò significa che c'è un limite alle dimensioni che le strutture possono raggiungere prima che le cellule al centro muoiano per carenza di ossigeno e nutrienti.