Materiali e Tecnologie per la realizzazione di sostituti - FedOA ...

34 - CAPITOLO 2
Nell’ambito della tissue regeneration possono essere impiegate tipologie diverse
di cellule in relazione al tipo di tessuto che ci si propone di riprodurre.
Nel caso specifico dell’ingegneria del tessuto osseo al quale fa riferimento in
questo lavoro di ricerca, si procede all’utilizzo di osteoblasti le quali sono cellule
giovani e molto attive derivanti da cellule mesenchimali presenti nel tessuto
connettivo [ 44 ].
2.4 COLTURE IN VITRO: BIOREATTORI
Nella tissue regeneration le colture cellulari risultano più difficili da realizzare
rispetto alle monocolture cellulari tradizionali in quanto condizionate dalle
interazioni con la struttura tridimensionale che le contiene. Infatti all’interno del
substrato 3D le condizioni di accessibilità alle cellule da parte dei fluidi biologici
risultano molto sfavorite rispetto al caso di cellule deposte lungo un substrato
piano (film sottili e membrane 2D); in particolare alcuni studi hanno dimostrato
che, nel caso di coltura statica in 3D l’indice di vitalità cellulare all’interno dello
scaffold risulta essere molto inferiore a quello lungo le superfici.
Infatti, grazie al continuo ricambio del terreno di coltura, da un lato, si consente il
mantenimento della concentrazione dei nutrienti intorno ad un valore costante e
dall’altro si favorisce la liberazione del mezzo dai residui derivanti dal
metabolismo cellulare [ 46 ]. Ne consegue che l’organizzazione 3D delle cellule
ossee è cruciale per la formazione di tessuto in vivo e che il fenotipo di cellule
seminate dipende dall’organizzazione strutturale della matrice [ 47 ][ 48 ]. Inoltre
la coltura di cellule in vitro risponde ad un insieme di parametri legati alla
stimolazione meccanica quali le condizioni di flusso del mezzo di coltura, la
pressione idrostatica la deformazione del substrato [ 10 ].
In particolare, correnti studi hanno dimostrato che le condizioni in flusso
incidono significativamente sul comportamento delle cellule dell’osso [ 49 ][ 50 ]
in quanto intervengono su molteplici fattori biochimici quali il calcio
intracellulare, l’ossido nitrico, la prosteoglandina E2, sui fattori di trascrizione
intracellulari nonché sull’espressione di alcuni geni.
La stimolazione meccanica indotta dalle condizioni di flusso sulle cellule ossee in
vitro consente di mimare abbastanza fedelmente la risposta fisiologica del tessuto.
Al contrario il gradiente di pressione relativo ai carichi fisiologici associati alla
locomozione, produce principalmente una deformazione della matrice ossea
mineralizzata. In particolare, spingendo la componente fluida della matrice
extracellulare verso l’esterno della corteccia ossea attraverso i canalicoli lacunari,
esso gioca un ruolo sostanziale nei meccanismi di formazione e di riassorbimento