Nanotecnologie
Modelli di laboratorio per studiare le malattie umane
Lab models to study human diseases
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Il nostro organismo è caratterizzato da una elevata complessità, sia dal punto di vista strutturale che funzionale. Alla base di questa complessità vi sono le cellule, una moltitudine di tipi cellulari differenti che si organizzano a formare tessuti, organi ed apparati. Per noi ricercatori, per comprendere una determinata funzione cellulare, così come per studiare una malattia e trovare per essa una cura, risulta fondamentale “crescere” le cellule di interesse in vitro, ovvero in laboratorio. Vien da sé che creare in laboratorio un modello di studio altamente fedele alla realtà permette di ottenere delle informazioni altamente attendibili.
Il nostro laboratorio, con sede nell’Istituto di Nanotecnologia di Lecce (CNR Nanotec), è impegnato nello sviluppo di modelli in vitro tridimensionali, basati sull’utilizzo di idrogeli e organ-on-chip. Gli idrogeli, materiali polimerici ad alto contenuto d’acqua, in grado di rispondere a stimoli come la luce e la temperatura, vengono utilizzati per far crescere le cellule al loro interno, ricreando un ambiente tridimensionale molto simile a quello in cui le cellule vivono in vivo, quando cioè sono naturalmente presenti nel nostro corpo. Gli organ-on-chip, un’altra tecnologia altamente avanzata su cui lavoriamo, sono dei dispositivi realizzati sfruttando competenze di ingegneria e biologia. Sono oggetti dalle dimensioni di una moneta, costituititi da diverse camere collegate da canali microscopici, dove all’interno uno o più tipi cellulari possono crescere ed essere “interrogate” attraverso l’utilizzo di stimoli biochimici, elettrici e meccanici quanto più possibile fedeli al modello in vivo. Grazie a questi sistemi possiamo studiare i meccanismi molecolari e cellulari di una malattia così come valutare l’efficacia di una terapia farmacologica.
Our body is characterised by a high complexity, both from a morphological and functional point of view. Cells are at the basis of this complexity, a multitude of different cell types organised to form tissues, organs, and apparatus. As researchers, to understand certain cellular processes, as well as to study a disease and find a cure for it, we need to grow cells in vitro, which means in our laboratories. Clearly, if we can optimize a model that closely resemble the in vivo condition (cells in the living body), we can acquire more reliable data.
Our laboratory, located at the Institute of Nanotechnology (CNR Nanotec), in Lecce, is involved in the development of three-dimensional in vitro models like hydrogels and organs-on-chip. Hydrogels, polymeric materials capable of retaining a large amount of water and characterised by a responsiveness to external stimuli like light and temperature, are employed to host cells within their structure mimicking the three-dimensional in vivo environment. Organs-on-chip, another cutting-edge technology in which we are engaged, are devices developed by the convergence of biology and engineering. They have a coin size feature, characterised by microscopic channels that connects chambers in which the cells are grown. Biochemical, electrical and mechanical stimuli can be applied to better recapitulate the in vivo model. Hence, hydrogel and organs-on-chip are valuable tools to study the molecular and cellular basis of a disease, as well as to evaluate the efficacy of a pharmacological treatment.