Coltura in vitro del tessuto umano, è più conveniente utilizzare lo scheletro del robot

Le operazioni di trapianto d’organo possono sempre essere viste in alcune opere cinematografiche e televisive legate alla medicina e alcuni tessuti possono essere rigenerati utilizzando la capacità di riparazione del corpo. Oltre a questa metodica, infatti, alcuni tessuti umani possono anche essere coltivati ​​e trapiantati in vitro, ma lo sviluppo di questo campo è ancora agli albori.

Uno dei motivi del limitato sviluppo della coltura tissutale in vitro è l’adattabilità. Il tessuto cresciuto in un ambiente statico non è facile da abbinare alla forma di una parte del corpo umano e, anche se può fare affidamento su strutture come i cardini per assisterlo, di solito è possibile allungare o piegare il tessuto solo in una direzione.

Quindi i ricercatori dell’Università di Oxford e l’azienda di robotica Devanthro hanno escogitato una soluzione diversa: se vuoi coltivare sostanze che possono muoversi e piegarsi come tendini o muscoli, è meglio ricreare il loro ambiente naturale nel modo più accurato possibile, ad esempio costruendo un Ambiente simile all’uomo (questa ricerca è stata pubblicata sulla rivista Nature Portfolio Communications Engineering).

Utilizzando uno scheletro robotico open source progettato dagli ingegneri Devanthro, i ricercatori hanno scelto l’articolazione della spalla come sito per la crescita del tessuto e hanno personalizzato un ambiente di crescita per il tessuto che potrebbe adattarsi allo scheletro per piegarsi secondo necessità (questo ambiente di crescita è chiamato un ambiente biologico).

Il progetto iniziale di Devanthro per un braccio umanoide include un’articolazione sferica semplificata e nove attuatori muscolari. Da allora sono state apportate modifiche e la spalla MSK (muscoloscheletrica) adattata è più vicina all’anatomia della spalla umana rispetto al modello originale.

Negli esperimenti, i ricercatori hanno seminato filamenti simili a capelli con cellule umane e iniettato nelle camere un fluido ricco di sostanze nutritive che promuove la crescita. Dopo un periodo di crescita, le cellule dovevano essere reintrodotte in una replica del corpo umano. 30 minuti di esercizio quotidiano per le spalle.

Dopo un periodo di tempo, i ricercatori hanno scoperto che la proliferazione cellulare più rapida è stata osservata nel tessuto cresciuto sull’impalcatura umanoide rispetto al tessuto cresciuto in un ambiente statico. Anche con vari gradi di forza applicata, le cellule hanno mostrato morfologie molto allungate.

Da ciò, i ricercatori ritengono che sia possibile utilizzare i robot umanoidi MSK (muscoloscheletrici) per supportare l’ingegneria dei tessuti tendinei coltivando cellule in camere di bioreattori flessibili che possono essere stimolate meccanicamente su bracci robotici umanoidi.

Mentre resta da vedere il potenziale esatto di questa ricerca, le prestazioni attuali mostrano che può superare i limiti degli attuali sistemi di bioreattori.

Ad esempio, può essere utilizzato per produrre tessuto per riparare un tendine strappato della cuffia dei rotatori, tendinite che causa lacrimazione, un problema comune alla spalla e la causa più comune di dolore alla spalla negli adulti. Spesso i medici usano suture per riattaccare il tendine rotto all’osso, ma in circa il 40% dei casi la riparazione fallisce perché il tessuto non guarisce correttamente. Gli innesti di tessuto che stimolano la crescita utilizzando robot umanoidi possono guarire con maggiore successo.

Un approccio simile può essere esteso anche ad altri tendini (ad esempio mirando a diverse parti del corpo) o anche ad altri tessuti (ossa, legamenti, muscoli, ecc.). Oltre alle applicazioni di ingegneria tissutale, i sistemi di bioreattori umanoidi hanno anche il potenziale per diventare modelli avanzati di coltura in vitro per testare cellule, farmaci e biomateriali, tra gli altri.

I ricercatori ritengono inoltre che questi robot umanoidi potrebbero essere costruiti sulla base della fisiologia del paziente, consentendo una coltura tissutale personalizzata.

Vale la pena ricordare che, sebbene il bioreattore umanoide abbia i suoi vantaggi, lo scopo del suo studio non è quello di sostituire le piattaforme o soluzioni simili esistenti, ma di colmare le lacune nel percorso di traslazione clinica irrisolta.

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