Una spalla robotica allunga, preme e torce le cellule tendinee per simulare i movimenti che avvengono all’interno delle articolazioni e favorire il recupero della funzionalità dell’arto
Rhiannon Williams
Sebbene il campo dell’ingegneria tissutale sia ancora per lo più sperimentale, finora nei pazienti sono state impiantate cellule della pelle, cartilagine e persino una trachea cresciuta da campioni di cellule umane. Ma lo sviluppo di cellule tendinee umane che siano in grado di allungarsi e torcersi si è rivelata complicata. Negli ultimi due decenni, gli scienziati hanno favorito la crescita di cellule e tessuti tendinei ingegnerizzati, estendendoli ripetutamente in una direzione. Tuttavia, questo approccio finora non è riuscito a produrre innesti di tessuti completamente funzionali che potrebbero essere utilizzati clinicamente nell’organismo umano.
Un nuovo studio, pubblicato su “Communications Engineering”, mostra come i robot umanoidi potrebbero essere utilizzati per creare tessuto tendineo ingegnerizzato più simile a quello reale. ““Se potessimo creare innesti in vitro di qualità sufficientemente buona da poter essere utilizzati nella fase clinica, potremmo migliorare in modo considerevole i risultati nei pazienti”, afferma Pierre-Alexis Mouthuy dell’Università di Oxford, responsabile del team.
Il primo passo ha comportato la riprogettazione della camera per test che ospita le cellule, nota come bioreattore, per collegarla alla spalla di un robot umanoide in grado di piegare, spingere, tirare e torcere le cellule nello stesso modo in cui farebbero i tessuti muscoloscheletrici. Mentre i bioreattori tradizionali assomigliano a scatole rigide, il team ne ha creato uno flessibile in cui le cellule di fibroblasti umani, cellule allungate che si trovano nei tessuti connettivi, vengono coltivate su un’impalcatura di plastica morbida sospesa tra due blocchi rigidi. Questa camera è stata attaccata alla spalla robotica, che ha dedicato mezz’ora al giorno per 14 giorni a replicare i tipi di movimenti di sollevamento e rotazione che un essere umano farebbe.
Successivamente, è stato scoperto che le cellule nel bioreattore si sono riprodotte più rapidamente rispetto ai campioni che non erano stati allungati ed hanno espresso i geni in modo diverso, anche se i ricercatori non sanno ancora come questo cambiamento si potrebbe tradurre in una maggiore qualità dell’innesto. Il team prevede di studiare il modo in cui le cellule coltivate nel loro nuovo bioreattore si confrontano con quelle coltivate nei tradizionali bioreattori elastici.
“L’uso dei robot per l’ingegneria dei tessuti crea stimoli biomeccanici molto più realistici. Siamo di fronte a una svolta“, afferma Dana Damian, docente dell’Università di Sheffield, che non è stata coinvolta nello studio. “Il prossimo passo è stabilire che l’utilizzo dei robot mostra un chiaro miglioramento rispetto ai bioreattori convenzionali”.
La tecnologia potrebbe essere utilizzata per produrre tessuto per riparare le lesioni dei tendini della cuffia dei rotatori, un problema alla spalla molto comune che può derivare da un infortunio sportivo o da una malattia come la tendinite, che è la causa più comune di dolore alla spalla negli adulti. In genere, i chirurghi intervengono con suture per riattaccare i tendini rotti all’osso, una tecnica che fallisce in circa il 40 per cento dei casi a causa della difficoltà di guarigione dei tessuti. Gli innesti di tessuto cresciuti utilizzando la stimolazione di robot umanoidi potrebbero risolvere il problema.
La tecnica è ancora in qualche modo lontana dalla produzione di un innesto di tessuto tendineo completamente funzionale, ma i ricercatori affermano che un approccio simile potrebbe avere anche altre applicazioni, per esempio la creazione di muscoli o legamenti di qualità più elevata nei bioreattori. E i robot, suggerisce il team, potrebbero essere realizzati per adattarsi alla fisiologia del paziente, personalizzando il tessuto che producono.
Immagine: Fisher Studios
(rp)
