Ricerca
Modelli in vitro per studiare le malattie umane
In vitro models for the study of human diseases
- Chimica e Scienza dei Materiali
- Biologia e Biotecnologie
- Medicina e Farmacia
- Ingegneria ed Informatica
- Salute e medicina personalizzata
- Lecce
- Per tutti
- CNR
- Laboratori
- Stand di ricerca
- Ricerca applicata e prototipi
I modelli in vitro di ultima generazione, i cosiddetti Organ-on-a-chip, sono sistemi microingegnerizzati finalizzati a mimare unità funzionali di organi e organismi viventi ed in particolar modo riprodurne le caratteristiche anatomico-funzionali altamente organizzate, ovvero: i) la complessa microarchitettura, la matrice extracellulare e i suoi segnali biochimici, meccanici e topografici; ii) la fisiologia e fisiopatologia (scambi di gas e nutrienti, assorbimento e secrezione, comunicazione cellula-cellula, ecc.). Tali piattaforme sono generalmente sistemi microfluidici, realizzati in materiali trasparenti ed in formato miniaturizzato, che permettono di minimizzare l’utilizzo di reagenti e controllare parametri essenziali quali proliferazione/vitalità cellulare, metabolismo, migrazione, contrazione, attività elettrica, ecc. In questo contesto, oltre ad una corretta progettazione e fabbricazione dei chip, diventa fondamentale sviluppare un materiale in grado di fornire un appropriato microambiente tridimensionale per una corretta funzionalità cellulare. Noi ci siamo focalizzati sul processing di polimeri termo- e foto-responsivi, ovvero materiali “intelligenti” che rispondono a cambiamenti di temperatura o stimolazione luminosa. Nei nostri studi all’Istituto di Nanotecnologia del CNR (CNR Nanotec), soluzioni polimeriche di origine naturale vengono miscelate con una sospensione di cellule di interesse a temperatura ambiente e successivamente introdotti in una piattaforma organ-on-a-chip dove formano un gel stabile, permettendo alle cellule di crescere/migrare/differenziare/ecc. liberamente in tre dimensioni.
New generation in vitro models, i.e. organ-on-a-chip systems, are micro-engineered platforms aimed at mimicking functional units of living organs and organisms and in particular reproducing their highly organized anatomical-functional characteristics, i.e.: i) the complex microarchitecture, the extracellular matrix and its biochemical, mechanical and topographic signals; ii) physiology and pathophysiology (gas and nutrient exchanges, absorption and secretion, cell-cell communication, etc.). These platforms are generally microfluidic systems, made of transparent materials and in a miniaturized format, that allow minimizing the use of reagents and controlling essential parameters (such as cell proliferation/vitality, metabolism, migration, contraction, in situ and in a continuous cycle electrical activity, etc.). In this context, beside a proper chip design and fabrication, it is fundamental to develop an appropriate material to provide a correct 3D microenvironment for cell functioning. At the Institute of Nanotechnology (CNR Nanotec) we focus on processing naturally-derived thermo- and photo-responsive polymers, i.e. “smart” materials that have the ability to respond to a change in temperature or light stimuli. In our studies, biopolymers are mixed at room temperature with a suspension of target cells and later injected into an organ-on-a-chip system: here the polymer forms a stable physical gel and cells are free to grow/migrate/differentiate in 3D freely.