Sviluppo e caratterizzazione di biomateriali per tissue engineering

La tecnica dell'ingegneria dei tessuti viene applicata per sviluppare tessuti in vitro ed in vivo, focalizzando la ricerca sulla realizzazione di scaffolds complessi dal punto di vista strutturale, biomeccanico e biologico, per la rigenerazione di tessuti duri e soffici.

Con lo sviluppo delle cell factories e di nuove tecniche biotecnologiche si è attuato un processo terapeutico caratterizzato dallo sviluppo di presidi costituiti da biomateriali associati a cellule in grado di rigenerare tessuti semplici o complessi. Tali presidi possono essere composti da cellule differenziate, come accade per la rigenerazione della cute, da cellule indifferenziate o staminali, come nei trapianti di midollo osseo in caso di leucemia o di rigenerazione ossea, ovvero da cellule manipolate nel caso si voglia rigenerare un tessuto affetto da patologie, come accade nella osteogenesi imperfetta o nella distrofia muscolare dove le cellule malate vengono sostituite da cellule autologhe cui è stato eliminato il difetto. Per quanto riguarda i supporti, questi vengono sviluppati con nuove tecnologie tenendo presente sia i processi metabolici cui si andrà incontro, sia le esigenze tecnico-cliniche da soddisfare.

Tali presidi, che potranno essere prodotti sia patient-designed che su larga scala, permettono, in associazione con nuove tecniche chirurgiche, di risolvere problematiche cliniche prima d’ora irresolubili.

BioTekNet ha notevoli competenze nell’ambito delle applicazioni terapeutiche delle cellule staminali ed è in grado di isolare, selezionare, far crescere e differenziare le cellule staminali di derivazione mesenchimale ed in particolare di origine pulpare e peridentaria.

In particolare i ricercatori afferenti al network BioTekNet sono stati i primi non solo ad aver isolato ed espanso tali popolazioni cellulari staminali, ma ad ottenerne un rapido differenziamento in osteoblasti e poi in osso umano. Le potenzialità terapeutiche di queste popolazioni cellulari sono state verificate in trails clinici, che ne hanno dimostrato le notevoli capacità nei processi riparativi della mandibola di soggetti con difetti ossei.

Grazie a tali studi sulla rigenerazione ossea stem cells-based, BioTekNet è oggi in grado di:

  • sviluppare tecnologie di identificazione e selezione di cellule staminali dei tessuti dentari e peridentari atte ad aumentare il numero e la qualità degli elementi staminali che successivamente potranno essere crio-conservati (bancaggio);
  • sviluppare colture di cellule staminali mesenchimali in condizioni animal-free e germ-free per minimizzare i rischi di trasmissione di patogeni da animali ad uomo e reazioni di tipo allergico nei pazienti;
  • mettere a punto di strategie d’impiego di cellule staminali mesenchimali per la riparazione di difetti tissutali, prevalentemente ossei e connettivo-adiposi
  • sviluppare e ottimizzare protocolli GMP per l’espansione ex-vivo di MSCs, la preparazione di tutta la documentazione necessaria e la generazione di dati necessari all’ottenimento delle autorizzazioni per le procedure dalle competenti autorità, con immediate ricadute applicative e di mercato, che si prospettano di grande impatto socio-economico;
  • sviluppare scaffold con particolare texture superficiale in grado di indurre il differenziamento di cellule staminali mesenchimali in diversi tessuti senza l’utilizzo di agenti chimici differenzianti;
  • ottimizzare l’utilizzo di biomateriali nei processi di rigenerazione di piccoli difetti ossei.

Tecniche di rigenerazione tissutale vengono anche utilizzate nella moderna medicina estetica e dell’attuale cosmesi, che prevede la sostituzione dei prodotti cosmetici convenzionali, costruiti sul concetto di mascherare gli inestetismi, con nuove classi di composti/formulati, denominati appunto cosmeceutici, capaci di elicitare risposte biologiche che in maniera “naturale” rivitalizzano il tessuto cutaneo, correggendo gli inestetismi dell’aging. 

Difatti la recente scoperta di cellule staminali anche nelle strutture dermo-epidermiche sta dando nuovo impulso allo sviluppo di cosmeceutici mirati all’attivazione di questa popolazione cellulare e più in generale delle cellule dello strato basale, con l’obiettivo di ottimizzare i processi di wound healing e di biostimolazione cutanea per contrastare gli inestetismi dell’aging.

Numerosi sono i fattori implicati nei processi di differenziamento e di proliferazione del distretto cutaneo, fra tutti, quelli di crescita per l’epitelio svolgono un ruolo fondamentale non solo nel distretto epiteliale, ma soprattutto nel tessuto connettivale di supporto, trasformandosi così in fattori fondamentale per tutti i meccanismi di guarigione; le interazioni tra epitelio e connettivo sono fondamentali per la sopravvivenza del tessuto stesso e tali interazioni sono determinate da piccole molecole segnale che hanno la capacità di alterare e/o controllare l’equilibrio omeostatico del distretto cutaneo stesso.

BioTekNet ha acquisito notevoli conoscenze sul ruolo delle cellule staminali cutanee nella rigenerazione del tessuto cutaneo e dei meccanismi di proliferazione/differenziamento che lo caratterizzano ed è in grado di identificare, funzionalizzare e sviluppare formulazioni innovative di molecole  da somministrare a livello topico o sottocutaneo.

In particolare BioTekNet è in grado di mettere a punto nuovi cosmeceutici nel settore della biorivitalizzazione cutanea, basati sull’impiego di molecole bioattive come acido ialuronico, condroitina, relaxina e fattori di crescita/differenziazione di cellule anche di tipo staminale ed in particolare riesce a:

  1. studiare gli effetti di tali molecole bioattive sui processi di rigenerazione cutanea (wound healing);
  2. mettere a punto nuovi processi produttivi di molecole bioattive a peso molecolare differenziato e realizzare  formulati innovativi a base di tali molecole;
  3. mettere a punto formulati innovativi basati su molecole in grado di biorivitalizzare il tessuto cutaneo.

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Ricercatori

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    • De Rosa Mario

    • Presidente del Consiglio di Amministrazione del Centro Regionale di Competenza in Biotecnologie Industriali BioTekNet S.C.p.A.
    • Professore ordinario di Biochimica presso la Facoltà di Medicina e Chirurgia della Seconda Università degli Studi…

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    • Pavone Vincenzo

    • Vice Presidente e membro del Consiglio di Amministrazione del Centro Regionale di Competenza in Biotecnologie Industriali BioTekNet S.C.p.A.
    • Professore Ordinario di Chimica Generale presso la Facoltà di Scienze MM.FF.NN. dell’Università degli Studi…

    • continua

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