Se il muscolo cardiaco è danneggiato, riparare l'organo costantemente attivo è una sfida. I ricercatori dell'Empa stanno sviluppando un nuovo adesivo tissutale ispirato alla natura, che è in grado di riparare le lesioni nel tessuto muscolare. Hanno sfruttato l'incredibile capacità delle cozze marine di aderire a qualsiasi tipo di superficie.

Sulle coste battute dal vento e dalle onde, le cozze di mare aderiscono stoicamente alle rocce, barche e pontili. Con super poteri che rivaleggiano con quelli di Spider-Man, la zampa di cozza si aggrappa alla superficie, come le sue ghiandole producono fili sottili che, a differenza della seta di ragno, rimangono fermi sott'acqua e tuttavia altamente elastici. Due proteine, mfp-3 e il particolarmente sulfureo mfp-6, sono componenti di questa seta marina. Come proteine ​​strutturali, sono particolarmente interessanti per la ricerca biomedica per le loro affascinanti proprietà meccaniche e la loro biocompatibilità.

Condizioni difficili

I ricercatori del laboratorio "Membrane e tessuti biomimetici" dell'Empa di San Gallo hanno sfruttato queste proprietà. Il team di Claudio Toncelli era alla ricerca di una colla tissutale biocompatibile che aderisse al cuore pulsante pur rimanendo elastica, anche nelle condizioni più difficili. Dopotutto, se il tessuto muscolare cardiaco è danneggiato, per esempio da un attacco di cuore o da un disturbo congenito, le ferite devono potersi rimarginare, anche se il muscolo continua a contrarsi.

"In realtà, il collagene è una base adatta per una colla per ferite, una proteina che si trova anche nel tessuto connettivo e nei tendini umani, " dice Toncelli. Ad esempio, la gelatina è costituita da collagene reticolato che sarebbe molto attraente per un adesivo tissutale. "La struttura della gelatina si avvicina già molto ad alcune delle proprietà naturali del tessuto connettivo umano, " aggiunge. Tuttavia, l'idrocolloide non è stabile alla temperatura corporea, ma si liquefa. Quindi, per sviluppare un materiale adesivo in grado di collegare in modo sicuro le aree ferite sugli organi interni, i ricercatori hanno dovuto trovare un modo per incorporare proprietà aggiuntive nella gelatina.

Sotto pressione

"Il piede muscoloso delle cozze espelle fili fortemente adesivi, con cui la cozza può aderire a tutti i tipi di superfici in acqua, " spiega Toncelli. In questo mare di seta, diverse proteine ​​interagiscono strettamente. Ispirato dalla soluzione della natura per affrontare le forze turbolente sott'acqua, i ricercatori hanno dotato i biopolimeri di gelatina di unità chimiche funzionali simili a quelle delle proteine ​​della seta marina mfp-3 e mfp-6. Non appena il gel di seta marina di gelatina entra in contatto con il tessuto, le proteine ​​strutturali reticolano tra loro e assicurano una connessione stabile tra le superfici della ferita.

I ricercatori hanno già studiato quanto bene aderisce effettivamente il nuovo idrogel negli esperimenti di laboratorio che vengono solitamente utilizzati per definire gli standard tecnici per la cosiddetta forza di scoppio. "L'adesivo tissutale può resistere a una pressione equivalente alla pressione sanguigna umana, ", afferma il ricercatore dell'Empa Kongchang Wei. Gli scienziati sono stati anche in grado di confermare l'eccezionale compatibilità tissutale del nuovo adesivo negli esperimenti di coltura cellulare. Ora stanno cercando di far progredire l'applicazione clinica della "colla di cozze".