Gli scienziati dell'Università di Newcastle hanno sviluppato un sistema biologico che consente alle cellule di assumere la forma desiderata modellando il materiale circostante, creando in primo luogo una cornea autocurvante.
La cornea è lo strato esterno trasparente nella parte anteriore del bulbo oculare.
Nella ricerca, un cerchio piatto di gel contenente cellule stromali corneali (cellule staminali) è stato attivato con un siero in modo che i bordi del gel si contraessero con una velocità diversa rispetto al centro, tirando il bordo nel corso di 5 giorni per formare una cornea curva simile a una ciotola.
La ricerca è pubblicata su Materiali funzionali avanzati ed è stato guidato dal professor Che Connon, professore di ingegneria dei tessuti, Università di Newcastle. Dice:"Attualmente c'è una carenza di cornee donate che è peggiorata negli ultimi anni, poiché non possono essere utilizzati da chiunque abbia subito un intervento chirurgico all'occhio con il laser, quindi dobbiamo esplorare alternative come queste cornee autocurvate.
"Le cellule vengono stimolate a formare una complessa struttura 3D, ma poiché ciò richiede tempo per verificarsi, la quarta dimensione in questa equazione, li abbiamo etichettati come strutture 4-D."
La formazione 4-D è ottenuta mediante l'uso innovativo delle cellule come attuatori biologici, componenti che fanno muovere le parti. In questo caso, le cellule stesse costringono il tessuto circostante a muoversi in maniera predeterminata nel tempo.
Il gel, comprendente collagene e cellule corneali incapsulate, era disposto in due cerchi concentrici. La formazione della forma curva che ha una struttura simile a una ciotola è stata ottenuta aggiungendo molecole chiamate anfifili peptidici a uno dei cerchi.
In un anello le cellule attive tiravano la struttura interna del gel (alta contrazione), nell'altro stavano tirando queste molecole anfifile del peptide (bassa contrazione). Questa differenza di contrazione tra i due anelli concentrici ha causato la curvatura del gel. Ciò è accaduto perché le cellule hanno preferito legarsi alle molecole anfifile del peptide piuttosto che alla struttura interna dei gel.
Il professor Connon ha aggiunto:"Poiché tutto il processo è stato orchestrato dalle cellule stesse, possiamo immaginarli come bio-macchine che rimodellano queste strutture dall'interno.
"La tecnologia e la comprensione che abbiamo sviluppato hanno un potenziale enorme poiché queste cornee mostrano che la forma del tessuto ingegnerizzato può essere controllata da attuatori cellulari. Questo può portarci a immaginare un futuro in cui un tale approccio può essere combinato con la chirurgia del buco della serratura che consenta a un chirurgo di tessuto implantare in una forma che poi si sviluppa in una più complessa, forma funzionale all'interno del corpo, guidato dal comportamento delle cellule stesse."
Dott.ssa Martina Miotto, L'autore principale dell'articolo ha spiegato:"Questo è un esempio all'avanguardia della stretta relazione tra forma e funzione poiché la ricerca ha anche dimostrato che le proprietà biomeccaniche e biofunzionali di queste strutture 4-D riproducevano quelle del tessuto nativo, con cellule staminali epiteliali limbari corneali indifferenziate situate nel limbus più morbido e l'epitelio differenziato che attraversa il centro più rigido della cornea anteriore."
Il team intende portare avanti il lavoro nei prossimi anni al fine di perfezionare la tecnica come potenziale metodo di produzione di cornee per il trapianto umano.
