Yiwen Chen, l'impalcatura della squadra, e Marta Cerruti. Credito:sorgente luminosa canadese
Negli ultimi 30 anni, la comunità scientifica ha lavorato per sviluppare un'alternativa sintetica agli innesti ossei per riparare l'osso malato o danneggiato. I ricercatori della McGill University hanno utilizzato la Canadian Light Source (CLS) presso l'Università del Saskatchewan per promuovere un nuovo metodo per la coltivazione di tessuto osseo sintetico.
Il campo in rapida evoluzione dell'ingegneria del tessuto osseo si concentra sulla crescita di cellule ossee in laboratorio su materiali chiamati scaffold, quindi sul trasferimento di queste strutture nel corpo di una persona per riparare il danno osseo. Come l'osso che imita, gli scaffold necessitano di una rete interconnessa di pori piccoli e grandi che consenta alle cellule e ai nutrienti di diffondersi e aiuti a generare nuovo tessuto osseo.
Il promettente processo del team McGill funziona modificando la struttura interna di un materiale, chiamato ossido di grafene, per renderlo più favorevole alla rigenerazione del tessuto osseo.
L'ossido di grafene è un composto ultrasottile ed extra forte che viene utilizzato sempre più in elettronica, ottica, chimica, accumulo di energia e biologia. Una delle sue proprietà uniche è che quando le cellule staminali vengono posizionate su di esso, tendono a trasformarsi in cellule che generano ossa chiamate osteoblasti.
Il gruppo multidisciplinare, composto da ricercatori dei dipartimenti di ingegneria mineraria e dei materiali, ingegneria elettrica e odontoiatria della McGill, ha scoperto che l'aggiunta di un'emulsione di olio e acqua all'ossido di grafene, quindi il congelamento a due diverse temperature, ha prodotto due diverse dimensioni di pori in tutto il materiale.
La professoressa Marta Cerruti ha affermato che quando hanno "seminato" l'ormai porosa impalcatura con cellule staminali del midollo osseo di topo, le cellule si sono moltiplicate e si sono diffuse all'interno della rete dei pori, un segno promettente che il nuovo approccio potrebbe eventualmente essere utilizzato per rigenerare il tessuto osseo negli esseri umani .
"Abbiamo dimostrato che gli scaffold sono completamente biocompatibili, che le cellule sono felici quando le metti lì e che sono in grado di penetrare attraverso l'impalcatura e colonizzare l'intero patibolo", ha affermato.
I ricercatori hanno utilizzato la linea di luce BMIT-BM presso il CLS per visualizzare i pori di diverse dimensioni all'interno dell'impalcatura, nonché la crescita e la diffusione delle cellule. Il ricercatore capo Yiwen Chen, un dottorato di ricerca. uno studente che lavorava sotto Cerruti, ha affermato che il loro lavoro non sarebbe stato possibile senza il sincrotrone perché la bassa densità dell'ossido di grafene significa che assorbe solo una quantità molto piccola di luce.
"Per quanto ne sappiamo, questa è la prima volta che le persone usano la luce di sincrotrone per vedere la struttura degli scaffold di ossido di grafene", ha affermato Chen.
Sebbene l'applicazione clinica diffusa di questo nuovo approccio possa essere ancora lontana molti anni, Cerruti ritiene che il loro lavoro potrebbe consentire ad altri ricercatori di saperne di più su come le cellule staminali si trasformano in cellule ossee.
"Forse questo porterà a una migliore comprensione della biologia delle ossa che non capiremmo altrimenti", ha detto. "Forse a breve termine possiamo utilizzare i metodi in laboratorio per comprendere meglio l'osso e forse sviluppare nuovi farmaci".
La ricerca è stata pubblicata su Carbon . + Esplora ulteriormente
