Cartilagine/Gel per la rigenerazione-Immagine: il Dottor Linglan Fu mostra l’idrogel. Credito: Alex Pareti-
Un nuovo gel è un passo avanti nel tentativo di creare impianti biodegradabili per le lesioni articolari, secondo una nuova ricerca dell’UBC.
Imitare la cartilagine articolare, che si trova nelle articolazioni del ginocchio e dell’anca, è una sfida. Questa cartilagine è la chiave per regolare il movimento articolare e il suo danneggiamento può causare dolore, ridurre la funzione e portare all’artrite. Una potenziale soluzione è impiantare scaffold artificiali fatti di proteine che aiutano la cartilagine a rigenerarsi mentre lo scaffold si biodegrada. Il modo in cui la cartilagine si rigenera è legato al modo in cui un’impalcatura può imitare le proprietà biologiche della cartilagine e, fino ad oggi, i ricercatori hanno faticato a combinare le proprietà apparentemente incompatibili di rigidità e tenacità.
Ora, una nuova ricerca di scienziati canadesi e cinesi pubblicata il 21 giugno su Nature, delinea un metodo per sposare queste proprietà in un gel biodegradabile. “La cartilagine è complicata“, afferma l’autore senior Dr. Hongbin Li, Professore presso il dipartimento di chimica dell’UBC. “La riparazione della cartilagine articolare rappresenta un’importante sfida medica perché, naturalmente, non si ripara da sola”.
“Gli impianti cartilaginei biodegradabili devono raggiungere un delicato equilibrio in quanto devono essere sia rigidi che resistenti, come la cartilagine vera. Meccanicamente, quando qualcosa è rigido, resiste a essere piegato o deformato, ma questo di solito significa che è fragile: quando lo pieghi, si rompe, come il vetro. Quando qualcosa è duro, resiste alla rottura, anche quando lo pieghi, ma potrebbe essere troppo morbido per essere utile in un’articolazione, come la gelatina, o anche solo più morbido della vera cartilagine. Questo è il caso degli attuali impianti realizzati con proteine, il che crea una discrepanza tra ciò di cui le cellule hanno bisogno e ciò che viene fornito”, afferma il Dott. Li. “Questo fa sì che la cartilagine non si ripari come potrebbe”.
Nello studio, il Dr. Li e il suo team hanno sviluppato un nuovo approccio per irrigidire un gel proteico senza sacrificare la tenacità, aggrovigliando fisicamente insieme le catene di una particolare proteina che costituiva la rete del gel. “Queste catene aggrovigliate possono muoversi, il che consente di dissipare l’energia, ad esempio l’impatto del salto, proprio come gli ammortizzatori nelle biciclette. Inoltre, abbiamo combinato questo con un metodo esistente di piegatura e dispiegamento delle proteine, che consente anche di dissipazione di energia“, afferma il primo autore Dr. Linglan Fu, che ha condotto la ricerca come dottorando presso il Dipartimento di Chimica dell’UBC.
Il gel risultante era super resistente, in grado di resistere al taglio con un bisturi ed era più rigido di altri idrogel proteici. La sua capacità di resistere alla compressione è stata tra le più elevate raggiunte da tali gel e confrontata favorevolmente con la cartilagine articolare reale. E il gel è stato in grado di recuperare rapidamente la sua forma originale dopo la compressione, come fa la vera cartilagine dopo il salto.
I conigli impiantati con il gel hanno mostrato notevoli segni di riparazione della cartilagine articolare 12 settimane dopo l’impianto, senza residui di idrogel e senza rigetto dell’impianto da parte del sistema immunitario degli animali. I ricercatori hanno osservato una crescita del tessuto osseo simile al tessuto esistente e tessuto rigenerato vicino alla cartilagine esistente per il gruppo di impianto di gel, risultati molto migliori rispetto a quelli osservati con un gruppo di controllo.
Vedi anche:I ricercatori trovano un metodo per far ricrescere la cartilagine nelle articolazioni
È interessante notare che una versione più rigida del gel ha avuto risultati migliori rispetto a una versione più morbida, probabilmente a causa della maggiore rigidità che è più compatibile con i tessuti ossei e cartilaginei, fornendo così un segnale fisico al corpo per una rigenerazione efficace. “Tuttavia, il gel troppo più rigido, non ha funzionato altrettanto bene, probabilmente a causa della sua degradazione più lenta nel corpo”, hanno detto i ricercatori. “Questo dimostra quanto sia complessa quest’area di ricerca e la necessità di tenere conto dei numerosi segnali e fattori fisici e biochimici diversi durante la progettazione di questi scaffold“, afferma il coautore Dr. Qing Jiang, Professore e chirurgo presso l’Università di Nanjing.
Sono necessari ulteriori test sugli animali e la ricerca è ancora prematura per gli studi sull’uomo. I prossimi passi dei ricercatori includono questo test, la messa a punto dell’attuale composizione del gel e l’aggiunta di ulteriori segnali biochimici per promuovere ulteriormente la rigenerazione cellulare. “Ottimizzando insieme i segnali biochimici e biomeccanici, vedremo in futuro se questi nuovi scaffold possono portare a risultati ancora migliori“, afferma il Dott. Li.
Fonte:Nature
