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

L’INGEGNERIA DEI TESSUTI - 35
del tessuto osseo nonché interviene sui meccanismi di produzione delle proteine
che regolano la fase minerale del tessuto.
Infine a ciò si aggiunge, come rilevato da alcuni studi, che l’azione di forze
meccaniche dettate dalle condizioni di flusso presenti all’interno dell’ambiente
extracellulare condizionano fortemente i diversi meccanismi alla base del
funzionamento delle cellule inducendo modifiche sia sulla formazione del
citoscheletro cellulare che nell’interazione tra citoscheletro e matrice
extracellulare. Infatti, lo stress meccanico indotto dalle condizioni di flusso
esterne si trasmette all’interno della cellula mediante il sistema fibroso che
costituisce il citoplasma cellulare alterando la geometria dell’intera cellula la quale
reagisce a tale perturbazione modificando i propri meccanismi di adesione,
proliferazione e differenziazione a danno della crescita del tessuto.
In altri termini il microambiente delle cellule dell’osso è determinato
dall’interazione dinamica tra le sollecitazioni meccaniche agenti sulle cellule attive
e l’architettura della matrice in continuo mutamento [ 43 ].
Per tutti questi motivi le colture cellulari per la rigenerazione dei tessuti non
possono essere realizzate mediante tecniche tradizionali di tipo statico ma è
indispensabile l’impiego di nuove tecniche di coltura che consentono lo sviluppo
cellulare in regime dinamico.
Le tecniche di coltura dinamica si fondano sull’utilizzo del bioreattore, definito
come il dispositivo nel quale si realizzano processi chimici e/o biologici sotto
stretto monitoraggio delle condizioni di prova (pH, temperatura, pressione,
apporto di sostanze nutritive e rimozione delle scorie) in modo da riprodurre
l’ambiente biologico presente all’interno dell’organismo [ 51 ][ 52 ][ 53 ].
Contrariamente a ciò che accade nelle colture in vitro di tipo statico dove il
mezzo di coltura circola all’interno del substrato semplicemente per diffusione
passiva, all’interno di un bioreattore, grazie all’utilizzo di adeguati sistemi di
pompaggio, è possibile istaurare un regime convettivo in grado di favorire la
perfusione del mezzo di coltura all’interno di tutte le cavità del substrato in
maniera ottimale consentendo un’adesione ed una proliferazione cellulare
uniformemente distribuita su tutta la sua superficie [ 44 ].
Il processo di coltura cellulare prevede tre diverse fasi successive:
Semina cellulare: le cellule, incontrando il substrato per la prima volta, hanno la
necessità di aderire ad esso per poi moltiplicarsi; in questa fase, accanto ad una
eccellente compatibilità cellula/substrato, è indispensabile ricreare le condizioni
fluidodinamiche che favoriscano i meccanismi di adesione riducendo al minimo i
fenomeni di mortalità cellulare.