La medicina antica si fonde con la ricerca moderna per nuovi metodi di rigenerazione dei tessuti

Per secoli, le civiltà hanno utilizzato materiali inorganici presenti in natura per le loro proprietà curative percepite. Gli egiziani pensavano che il minerale di rame verde aiutasse l’infiammazione degli occhi, i cinesi usavano il cinabro per il bruciore di stomaco e i nativi americani usavano l’argilla per ridurre il dolore e l’infiammazione.

Facciamo un balzo avanti fino ad oggi e i ricercatori della Texas A&M University stanno ancora scoprendo modi in cui i materiali inorganici possono essere utilizzati per la guarigione.

In due articoli pubblicati di recente, il dottor Akhilesh Gaharwar, professore dotato di Tim e Amy Leach presso il Dipartimento di ingegneria biomedica, e la dottoressa Irtisha Singh, professore assistente presso il Dipartimento di biologia cellulare e genetica, hanno scoperto nuovi modi in cui i materiali inorganici possono aiutare riparazione e rigenerazione dei tessuti.

Il primo articolo, pubblicato su Acta Biomaterialia, spiega che le vie cellulari per la formazione delle ossa e della cartilagine possono essere attivate nelle cellule staminali utilizzando ioni inorganici. Il secondo articolo, pubblicato su Advanced Science, esplora l’uso di nanomateriali a base minerale, in particolare nanosilicati 2D, per favorire la rigenerazione muscoloscheletrica.

“Queste indagini applicano metodi molecolari all’avanguardia e ad alto rendimento per chiarire come i biomateriali inorganici influenzano il comportamento delle cellule staminali e i processi rigenerativi dei tessuti”, ha affermato Singh.

La capacità di indurre la formazione ossea naturale promette miglioramenti nei risultati del trattamento, nei tempi di recupero del paziente e nella riduzione della necessità di procedure invasive e farmaci a lungo termine.

“Migliorare la densità e la formazione ossea nei pazienti affetti da osteoporosi, ad esempio, può aiutare a mitigare i rischi di fratture, portare a ossa più forti, migliorare la qualità della vita e ridurre i costi sanitari”, ha affermato Gaharwar. “Queste intuizioni aprono prospettive entusiasmanti per lo sviluppo di biomateriali di prossima generazione che potrebbero fornire un approccio più naturale e sostenibile alla guarigione”.

Gaharwar ha affermato che il nuovo approccio differisce dagli attuali metodi di rigenerazione che si basano su molecole organiche o di derivazione biologica e fornisce soluzioni su misura per problemi medici complessi.

“Uno dei risultati più significativi della nostra ricerca è la capacità di questi nanosilicati di stabilizzare le cellule staminali in uno stato favorevole alla rigenerazione del tessuto scheletrico”, ha affermato. “Ciò è fondamentale per promuovere la crescita ossea in modo controllato e sostenuto, che rappresenta una sfida importante nelle attuali terapie rigenerative.”

Gaharwar prevede di continuare a sviluppare biomateriali per applicazioni cliniche. Utilizzerà biomateriali inorganici insieme a tecniche di bioprinting 3D per progettare impianti ossei personalizzati per lesioni ricostruttive.

“Nella chirurgia ricostruttiva, in particolare per i difetti craniofacciali, la crescita ossea indotta è fondamentale per ripristinare sia la funzione che l’aspetto, vitali per funzioni essenziali come masticare, respirare e parlare”, ha affermato. “Indurre la formazione ossea ha diverse applicazioni critiche in ortopedia e odontoiatria.”

L’ex studentessa laureata in ingegneria biomedica, la dottoressa Anna Kersey ’23, è stata l’autrice principale dell’articolo pubblicato su Acta Biomaterialia e la studentessa laureata in ingegneria biomedica Aparna Murali è stata l’autrice principale dell’articolo successivo pubblicato su Advanced Science.

“Questo approccio non solo collega le pratiche antiche con i moderni metodi scientifici, ma riduce anche al minimo l’uso di terapie proteiche, che comportano il rischio di indurre una crescita anormale dei tessuti e formazioni cancerose”, ha affermato Gaharwar.

“Collessivamente, questi risultati chiariscono il potenziale dei biomateriali inorganici di agire come potenti mediatori nell’ingegneria tissutale e nelle strategie rigenerative, segnando un significativo passo avanti nel campo”.

Ulteriori informazioni: Anna L. Kersey et al, Inorganic Ions Activate Lineage-Specific Gene Regulators Networks, Acta Biomaterialia (2024). DOI: 10.1016/j.actbio.2024.03.020

Aparna Murali et al, I biomateriali inorganici modellano il profilo del trascrittoma per indurre la differenziazione endocondrale, Advanced Science (2024). DOI: 10.1002/advs.202402468