Piattaforma di bioreattore umanoide sviluppata per fornire tendini ingegnerizzati con stimolazione meccanica simile a quella umana. Consiste in una spalla robotica combinata con una camera morbida del bioreattore. La piccola camera, posizionata nella posizione del tendine sovraspinato, contiene cellule umane cresciute su un materiale biomimetico ed è riempita con terreno di coltura. Credito: Fisher Studios

Un team di ricercatori dell’Università di Oxford e Devanthro GmbH ha modificato una spalla robotica per fungere da meccanismo di allungamento nel tentativo di far crescere tessuto tendineo umano utile. Nel loro articolo pubblicato sulla rivista Ingegneria delle comunicazioni, il gruppo descrive la modifica della spalla del robot e il suo utilizzo come bioreattore per far crescere il tessuto umano.

Negli ultimi decenni, gli scienziati medici hanno studiato la possibilità di utilizzare cellule di fibroblasti per far crescere tessuto umano in grado di sostituire il tessuto perso o danneggiato nei pazienti umani. A tal fine, i ricercatori hanno coltivato organi, pelle, cartilagine e persino una trachea. Ma tali sforzi sono ancora nella loro infanzia.

Un’area di ricerca che si è rivelata particolarmente impegnativa è la crescita del tessuto tendineo. I tessuti precedentemente ingegnerizzati non hanno l’elasticità richiesta per l’uso in un paziente umano. Sono stati fatti tentativi per aumentare l’elasticità costruendo dispositivi che allungano e piegano il tessuto mentre cresce. Sfortunatamente, questi tentativi non hanno prodotto tessuto che possa piegarsi, torcersi e allungarsi nella misura in cui può farlo il tessuto reale. In questo nuovo sforzo, i ricercatori hanno adottato un nuovo approccio. Invece di coltivare tessuto tendineo in scatole con dispositivi che lo tirano, i ricercatori lo hanno coltivato in un modo più simile a quello umano, su un’articolazione fabbricata per imitare una spalla umana.

I ricercatori hanno iniziato il loro sforzo modificando un robot open source sviluppato dagli ingegneri di Devanthro per consentire l’aggiunta di un bioreattore e un mezzo per attaccare il nuovo tessuto mentre cresceva. Una volta che il bioreattore e i filamenti simili a capelli sono stati posizionati sulla spalla del robot, il team ha inondato le aree pertinenti con sostanze nutritive per stimolare la crescita. Le cellule sono state quindi lasciate crescere per un periodo di due settimane, durante le quali la spalla è stata attivata per 30 minuti ogni giorno, piegandosi, tirando e torcendosi in modo simile a quello umano. Alla fine del periodo di crescita, i ricercatori hanno studiato il tessuto risultante e hanno scoperto che era diverso dal tessuto cresciuto in un ambiente statico, ma non sanno ancora se il tessuto rappresenta un miglioramento rispetto ad altri metodi. È necessario più lavoro per determinare se il tessuto appena cresciuto potrebbe essere abbastanza vicino alla cosa reale per l’uso in pazienti umani.

Primo piano della morbida camera trasparente che ospita un costrutto di materiale cellulare. Durante la stimolazione meccanica, viene posizionato nella posizione del tendine sovraspinato su una spalla robotica muscoloscheletrica. Un’estremità della camera è fissata alla testa dell’omero e l’altra è fissata al cordone spostato dall’unità motoria superiore, per imitare la serie osso-tendine-muscolo che si trova nei tessuti nativi. Il tendine (o struttura cellulare in questo caso), riceve le forze prodotte dal muscolo (attuatore robotico) e le trasmette all’osso (braccio robotico). Credito: Fisher Studios

Piattaforma di bioreattore umanoide sviluppata per fornire tendini ingegnerizzati con stimolazione meccanica simile a quella umana. Consiste in una spalla robotica combinata con una camera morbida del bioreattore. La piccola camera, posizionata nella posizione del tendine sovraspinato, contiene cellule umane cresciute su un materiale biomimetico ed è riempita con terreno di coltura. Credito: Fisher Studios