In un suo aspetto più generale la presente invenzione riguarda un reattore per la coltura di cellule. Come è noto, il forte sviluppo avuto negli ultimi anni da quelle che sono genericamente conosciute con il termine di biotecnologie, ha portato alla realizzazione di nuove apparecchiature per attuare le metodologie di coltura di cellule o la formazione di tessuti biologici. In talune applicazioni queste apparecchiature, dette anche comunemente bioreattori, comprendono una camera di coltura dove le cellule vengono mantenute in una soluzione liquida su un substrato di supporto; la camera viene inoltre mantenuta in condizioni di temperatura ed atmosfera controllata, in modo da assicurare la corretta riproduzione delle cellule. Questa breve premessa serve per meglio introdurre l’invenzione, che in un suo aspetto più particolare riguarda un bioreattore per la stimolazione elettromeccanica di cellule staminali. Come è noto, queste cellule hanno la capacità di mutare le proprie caratteristiche per assumere quelle delle cellule di un diverso fenotipo, in seguito ad un trans-differenziamento. Sfruttando questa capacità, è prassi usuale quella di riprodurre “in vitro” un microambiente in grado di avvicinarsi alle caratteristiche del tessuto verso il quale si voglia indirizzare la popolazione cellulare. Così, ad esempio, nel tentativo di ottenere cellule di tessuto muscolare cardiaco, cellule staminali possono essere sottoposte a cicli periodici di espansione e contrazione che riflette quello delle pulsazioni cardiache. A tal fine le cellule vengono supportate su un substrato di materiale elastico biocompatibile in un bagno di coltura; il substrato viene allungato e rilasciato elasticamente con cicli di frequenza prestabilita, così che il tessuto cellulare posato su di esso subisca anch’esso cicli analoghi di deformazione. Il bioreattore 0001395109 soddisfa questi requisiti, trovando applicazione nei laboratori di ricerca pubblici e privati che lavorano nel campo della medicina rigenerativa. In commercio sono presenti bioreattori in grado di stimolare meccanicamente cellule coltivate su di un supporto elastico ma presentano alcune limitazioni significative: 1) necessitano di un incubatore in cui porre il bioreattore; 2) impiegano supporti elastici esclusivamente 2D; 3) sono privi di un sistema di controllo della forza di stiramento applicata. Il bioreattore oggetto dell'invenzione supera tutte queste limitazioni, permettendo di ottimizzare la ricerca nell'ambito dell'ingegneria dei tessuti e della medicina rigenerativa.

Bioreattore per la stimolazione di cellule staminali

CALDARERA, CLAUDIO MARCELLO;CAVALCANTI, SILVIO;GIORDANO, EMANUELE DOMENICO;GOVONI, MARCO;LOTTI, FABRIZIO;MUSCARI, CLAUDIO
2009

Abstract

In un suo aspetto più generale la presente invenzione riguarda un reattore per la coltura di cellule. Come è noto, il forte sviluppo avuto negli ultimi anni da quelle che sono genericamente conosciute con il termine di biotecnologie, ha portato alla realizzazione di nuove apparecchiature per attuare le metodologie di coltura di cellule o la formazione di tessuti biologici. In talune applicazioni queste apparecchiature, dette anche comunemente bioreattori, comprendono una camera di coltura dove le cellule vengono mantenute in una soluzione liquida su un substrato di supporto; la camera viene inoltre mantenuta in condizioni di temperatura ed atmosfera controllata, in modo da assicurare la corretta riproduzione delle cellule. Questa breve premessa serve per meglio introdurre l’invenzione, che in un suo aspetto più particolare riguarda un bioreattore per la stimolazione elettromeccanica di cellule staminali. Come è noto, queste cellule hanno la capacità di mutare le proprie caratteristiche per assumere quelle delle cellule di un diverso fenotipo, in seguito ad un trans-differenziamento. Sfruttando questa capacità, è prassi usuale quella di riprodurre “in vitro” un microambiente in grado di avvicinarsi alle caratteristiche del tessuto verso il quale si voglia indirizzare la popolazione cellulare. Così, ad esempio, nel tentativo di ottenere cellule di tessuto muscolare cardiaco, cellule staminali possono essere sottoposte a cicli periodici di espansione e contrazione che riflette quello delle pulsazioni cardiache. A tal fine le cellule vengono supportate su un substrato di materiale elastico biocompatibile in un bagno di coltura; il substrato viene allungato e rilasciato elasticamente con cicli di frequenza prestabilita, così che il tessuto cellulare posato su di esso subisca anch’esso cicli analoghi di deformazione. Il bioreattore 0001395109 soddisfa questi requisiti, trovando applicazione nei laboratori di ricerca pubblici e privati che lavorano nel campo della medicina rigenerativa. In commercio sono presenti bioreattori in grado di stimolare meccanicamente cellule coltivate su di un supporto elastico ma presentano alcune limitazioni significative: 1) necessitano di un incubatore in cui porre il bioreattore; 2) impiegano supporti elastici esclusivamente 2D; 3) sono privi di un sistema di controllo della forza di stiramento applicata. Il bioreattore oggetto dell'invenzione supera tutte queste limitazioni, permettendo di ottimizzare la ricerca nell'ambito dell'ingegneria dei tessuti e della medicina rigenerativa.
0001395109
L. BIAGIOTTI; C.M. CALDARERA; S. CAVALCANTI; E. GIORDANO; M. GOVONI; F. LOTTI; C. MUSCARI
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