Ogni tessuto vitale consiste di una matrice e di cellula. La matrice agisce come supporto biologico tridimensionale per le cellule, fornisce alle stesse l'ambiente tessuto-specifico e l'architettura necessaria e funziona come 'reservoir' di acqua, nutrienti, citochine e fattori di crescita. Per l'ingegneria tissutale, tre componenti vanno estratte da questo complesso di funzioni interconnesse: supporto meccanico, adesione cellulare e partecipazione ai sistemi di comunicazione tra cellule. Un'ampia gamma di materiali è stata usata come matrice per ingegneria tissutale sistema muscolo scheletrico. I polimeri biocompatibili sono estremamente promettenti come scaffolds biologicamente accettati per riparazione dei tessuti e ingegneria tissutale. I polimeri ispirati a proteine e geneticamente ingegnerizzati (genetically-engineered protein-based polymers, GEPBPs) hanno il vantaggio di possedere le caratteristiche proprie delle proteine naturali, possono essere sintetizzati con un grado di controllo e complessità superiore alle tecnologie di sintesi dei polimeri e ‘disegnati' al fine di promuovere e possibilmente guidare la formazione di tessuto in vivo. La famiglia dei polimeri derivati dall'elastina (elastin-like polymers, ELP) costituisce una classe promettente di polimeri ispirati a proteine Il presente progetto si propone di sviluppare idrogels e/o scaffolds a base peptidica, con un'architettura tridimensionale, gruppi funzionali e nanostrutture idonee a favorire l'adesione e la proliferazione di cellule mesenchimali umane indifferenziate (hMSC). E' noto che le cellule mesenchimali da midollo osseo guidano la rigenerazione tissutale dello scheletro, grazie alla loro capacità di proliferare e produrre la matrice extracellulare (ECM) specifica del tessuto da riparare, se circondate dal giusto microambiente. Nel disegno di una matrice polipeptidica sintetica è quindi necessario riprodurre con la maggiore fedeltà possibile sia la struttura che le funzioni della ECM fisiologica. La recente evidenza che la composizione e struttura di uno scaffold può influenzare direttamente i processi di proliferazione/differenziamento delle cellule ad esso adese suggerisce di sintetizzare una matrice che sia replica della alla struttura/funzione della ECM fisiologica. Nel protocollo di questo studio, dopo semina di MSC umane sui polimeri ispirati a proteine, si intende verificare con indagini morfologiche, biochimiche e molecolari il loro differenziamento in senso condrocitario o osteogenico, sia in presenza degli opportuni segnali induttivi, che in loro assenza. Il protocollo sperimentale descritto intende verificare che: - i biopolimeri sintetizzati sono in grado di supportare l'adesione e proliferazione di cellule mesenchimali e/o condrociti e osteoblasti - i biopolimeri sintetizzati in forma 3D permettono il differenziamento in senso osteogenico o condrogenico delle cellule mesenchimali indifferenziate in presenza di induttori biochimici - i biopolimeri sintetizzati in forma 3D permettono il differenziamento in senso osteogenico o condrogenico delle cellule mesenchimali indifferenziate in assenza di induttori biochimici. In conclusione, lo studio in vitro dei biopolimeri seminati con cellule mesenchimali umane (hMSC) consentirà di misurare il loro potenziale rigenerativo e predire la loro efficacia in vivo come strumenti per l'ingegneria del tessuto cartilagineo e osseo.

Differenziamento di cellule stromali midollari in biopolimeri polipeptidici per ingegneria tissutale

BALDINI, NICOLA
2008

Abstract

Ogni tessuto vitale consiste di una matrice e di cellula. La matrice agisce come supporto biologico tridimensionale per le cellule, fornisce alle stesse l'ambiente tessuto-specifico e l'architettura necessaria e funziona come 'reservoir' di acqua, nutrienti, citochine e fattori di crescita. Per l'ingegneria tissutale, tre componenti vanno estratte da questo complesso di funzioni interconnesse: supporto meccanico, adesione cellulare e partecipazione ai sistemi di comunicazione tra cellule. Un'ampia gamma di materiali è stata usata come matrice per ingegneria tissutale sistema muscolo scheletrico. I polimeri biocompatibili sono estremamente promettenti come scaffolds biologicamente accettati per riparazione dei tessuti e ingegneria tissutale. I polimeri ispirati a proteine e geneticamente ingegnerizzati (genetically-engineered protein-based polymers, GEPBPs) hanno il vantaggio di possedere le caratteristiche proprie delle proteine naturali, possono essere sintetizzati con un grado di controllo e complessità superiore alle tecnologie di sintesi dei polimeri e ‘disegnati' al fine di promuovere e possibilmente guidare la formazione di tessuto in vivo. La famiglia dei polimeri derivati dall'elastina (elastin-like polymers, ELP) costituisce una classe promettente di polimeri ispirati a proteine Il presente progetto si propone di sviluppare idrogels e/o scaffolds a base peptidica, con un'architettura tridimensionale, gruppi funzionali e nanostrutture idonee a favorire l'adesione e la proliferazione di cellule mesenchimali umane indifferenziate (hMSC). E' noto che le cellule mesenchimali da midollo osseo guidano la rigenerazione tissutale dello scheletro, grazie alla loro capacità di proliferare e produrre la matrice extracellulare (ECM) specifica del tessuto da riparare, se circondate dal giusto microambiente. Nel disegno di una matrice polipeptidica sintetica è quindi necessario riprodurre con la maggiore fedeltà possibile sia la struttura che le funzioni della ECM fisiologica. La recente evidenza che la composizione e struttura di uno scaffold può influenzare direttamente i processi di proliferazione/differenziamento delle cellule ad esso adese suggerisce di sintetizzare una matrice che sia replica della alla struttura/funzione della ECM fisiologica. Nel protocollo di questo studio, dopo semina di MSC umane sui polimeri ispirati a proteine, si intende verificare con indagini morfologiche, biochimiche e molecolari il loro differenziamento in senso condrocitario o osteogenico, sia in presenza degli opportuni segnali induttivi, che in loro assenza. Il protocollo sperimentale descritto intende verificare che: - i biopolimeri sintetizzati sono in grado di supportare l'adesione e proliferazione di cellule mesenchimali e/o condrociti e osteoblasti - i biopolimeri sintetizzati in forma 3D permettono il differenziamento in senso osteogenico o condrogenico delle cellule mesenchimali indifferenziate in presenza di induttori biochimici - i biopolimeri sintetizzati in forma 3D permettono il differenziamento in senso osteogenico o condrogenico delle cellule mesenchimali indifferenziate in assenza di induttori biochimici. In conclusione, lo studio in vitro dei biopolimeri seminati con cellule mesenchimali umane (hMSC) consentirà di misurare il loro potenziale rigenerativo e predire la loro efficacia in vivo come strumenti per l'ingegneria del tessuto cartilagineo e osseo.
2008
Baldini N.
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