Le protesi dialogano con le cellule:
ecco lo studio Napoli-Stanford

Da uno studio congiunto tra l'Università di Stanford in California e la sede napoletana e genovese dell'Istituto Italiano di Tecnologia nasce la ricerca che rivoluzionerà la funzionalità delle protesi. Sono stati pubblicati su Nano Letters, prestigiosa rivista scientifica, i risultati di uno studio sulle interfacce uomo-macchina, in particolare su come ottimizzare il design dei materiali in contatto con gli organi affinchè possano integrarsi completamente. La ricerca è stata condotta da Michele Dipalo, in collaborazione tra i gruppi dell’Istituto Italiano di Tecnologia di Plasmon Nanotechnologies con a capo il Francesco De Angelis e di Tissue Electronics di Francesca Santoro, il Dipartimento di Chimica di Stanford University con il gruppo di Bianxiao Cui. Un passo avanti importante se si considera che sensori che interagiscono perfettamente con le cellule possono essere utili per le malattie neurogenerative, per fare monitoraggio e stimolazione. Come succede ad esempio per il morbo di Parkinson. Queste nanostrutture in 3D impiantate nel corpo umano hanno il pregio di riuscire a interagire perfettamente con gli organi e i tessuti umani.

«I biosensori, le protesi e gli altri materiali sintetici che entrano in contatto con il corpo umano - spiega Francesca Santoro, giovane ricercatrice napoletana - devono essere attentamente progettati per ottimizzare l'interfaccia con le cellule. La biocompatibilità, il tasso di rigetto, l’efficienza e le prestazioni in generale dipendono fortemente dalla stretta interazione tra i biomateriali e le cellule o i tessuti». In futuro molti dispositivi biomedici sfrutteranno nanostrutture tridimensionali per migliorare l'interazione con cellule e tessuti del corpo umano. È fondamentale comprendere con precisione come le nanostrutture 3D interagiscono con le cellule per progettare biosensori perfettamente affidabili e ad alte prestazioni. Nell’ambiente scientifico, la penetrazione spontanea delle nanostrutture 3D nelle cellule è un topic aperto e tuttora dibattuto. Una riposta chiara a questa domanda è importante per ottenere il pieno controllo delle funzionalità dei nuovi dispositivi biomedici, in particolare per quanto riguarda la somministrazione controllata di farmaci, i trattamenti mirati, il campionamento di materiale biologico e le registrazioni di elettrofisiologia.

«Nell’articolo - continua Santoro - facciamo luce su questo tema della rottura della membrana cellulare quando questa si interfaccia con nanostrutture 3D verticali, dimostrando che è possibile controllare l'adattamento della membrana e la sua integrità attraverso l'attenta progettazione delle nanostrutture in termini di dimensioni e geometria. Il nostro studio sfrutta le più recenti tecniche di microscopia e di elettrofisiologia per investigare l'interfaccia cellula/nanostruttura con una alta risoluzione spaziale e durante tutte le fasi temporali della coltura cellulare, dall’adesione iniziale delle cellule fino alla loro proliferazione in diversi giorni. I nostri risultati faciliteranno l'ingegnerizzazione di nuovi biodispositivi e biomateriali che offriranno una interazione riproducibile e controllabile con le cellule umane, introducendo nuove funzionalità e migliorando le prestazioni».