malattie articolari, come l'artrosi del ginocchio, sono comuni nella popolazione anziana e compromettono gravemente la loro qualità di vita. I trattamenti convenzionali come le protesi articolari artificiali offrono un sollievo temporaneo ma presentano diversi svantaggi, compresa la funzionalità limitata e la necessità di sostituzione. Una soluzione migliore è trovare un modo per promuovere la rigenerazione dei tessuti nelle articolazioni:idrogel a rete polimerica compenetrante (IPN), quando iniettato nelle articolazioni, fare esattamente questo, agendo come impalcature per la crescita di nuove cellule e imitando l'ambiente cellulare. Però, le tecniche esistenti per sviluppare le IPN sono noiose:richiedono l'aggiunta di sostanze chimiche attraverso più passaggi, che ne limita l'applicazione pratica. Così, c'è bisogno di tecniche migliori che possano rendere più facile il processo di rigenerazione dei tessuti.

In un nuovo studio pubblicato su Chimica dei materiali , scienziati dal Giappone, tra cui l'Asst Prof Shigehito Osawa e il Prof Hidenori Otsuka della Tokyo University of Science, trovato un nuovo metodo per lo sviluppo di scaffold per la rigenerazione dei tessuti. Il professor Otsuka spiega, "In genere, la formazione di gel IPN è un citotossico, processo multistep:si tratta di costruire una rete, seguito dall'aggiunta di reagenti chimici o sottoponendoli a stimoli esterni, come la temperatura o le variazioni di irraggiamento luminoso, per formare l'altra rete. Volevamo creare un nuovo scaffold utilizzando un processo in un solo passaggio, che potrebbe superare i limiti delle IPN esistenti."

Iniziare con, gli scienziati volevano trovare composti autoassemblanti che potessero formare reti 3D indipendenti senza interferire tra loro. Hanno iniziato selezionando un peptide chiamato RADA16, che, in condizioni fisiologiche, forma una rete a causa di interazioni elettrostatiche e idrofobiche. Quindi, si sono rivolti a un biopolimero chiamato chitosano (CH) e un composto chiamato glicole polietilenico (PEG), che formano reti tra loro tramite reazioni chimiche. Poiché i meccanismi di formazione della rete in RADA16 e CH/PEG erano drasticamente diversi, gli scienziati hanno ipotizzato che queste reti non avrebbero interferito tra loro. Mescolando semplicemente i due composti, hanno scoperto che questo era davvero vero. Il professor Otsuka spiega, "Abbiamo mescolato i due materiali, RADA16 e CH/PEG, e hanno scoperto che hanno formato con successo IPN eterologhi. Inoltre, questi IPN non hanno interferito tra loro, come risulta che le reti RADA16 si formano per prime, seguito dall'assemblaggio più lento delle reti CH/PEG."

Prossimo, i ricercatori volevano verificare se l'IPN proposto potesse fungere efficacemente da impalcatura per promuovere la crescita di condrociti sani (cellule che producono cartilagine). Gli scienziati hanno testato l'impalcatura utilizzando cellule umane e hanno scoperto che le cellule sono incorporate uniformemente nell'idrogel, generando efficacemente tessuto cartilagineo funzionale. Infatti, nei topi, l'impianto di condrociti umani all'interno dell'impalcatura di idrogel ha portato alla formazione di cartilagine per un periodo di 8 settimane, superando persino le prestazioni degli scaffold tissutali convenzionali! Il più grande vantaggio di questa tecnica era che non solo rigenerava con successo il tessuto cartilagineo, è stato anche eseguito in un solo passaggio o "pentola, "rendendolo molto più semplice delle tecniche esistenti.

Questi risultati potrebbero potenzialmente superare i limiti della rigenerazione dei tessuti e aprire la strada a ulteriori applicazioni come la somministrazione di farmaci, diagnosi, e modifica della superficie. Non solo questo, Il professor Otsuka è ottimista sul fatto che, grazie alla facilità della tecnica, può essere prodotto a livello nazionale, che potrebbe portare a significativi benefici sociali ed economici. Il professor Otsuka conclude, "La nostra ricerca ha aperto le porte all'uso della medicina rigenerativa per la generazione autonoma di cartilagine come alternativa alle articolazioni artificiali, portando a un miglioramento significativo della qualità della vita dei pazienti e a beneficio della società in generale".