L’Organizzazione Mondiale della Sanità (OMS) stima che nel mondo 322.000 morti l’anno sono legate a lesioni gravi per bruciature da fuoco e ritiene che in molti di questi casi la morte avrebbe potuto essere evitata con un adeguato intervento chirurgico. In questo tipo di intervento, quando i pazienti non hanno la pelle sufficiente per fare degli innesti sulle parti più danneggiata, la nuova pelle può essere “coltivata” a partire da cellule della pelle del paziente stesso. Tuttavia, il lungo ritardo nella crescita della pelle può esporre il paziente al rischio di infezioni e disidratazione; così, per aiutare le cellule a moltiplicarsi, vengono utilizzarti particolari tipi di materiali polimerici sintetici.
Da tempo si conoscono le potenzialità di tali materiali di far crescere e moltiplicare le cellule umane: circa dieci anni fa è stata scoperta l’importante influenza delle nanostrutture sul modo di svilupparsi di alcune linee cellulari. Era l’inizio di un intero nuovo settore scientifico, a cavallo tra medicina e nanotecnologie, e nell’ambito del programma Eureka il progetto ModPolEUV, coordinato dal professor Johannes Heitz dell’Università di Linz (Austria), ha raccolto questa sfida.
Nel caso di cellule di pelle umana, il re-impianto del tessuto può essere effettuato una volta che si sia ottenuta una quantità sufficiente di pelle facendola crescere su una superficie polimerica. In molti casi però, piccole imperfezioni nella struttura del materiale possono rendere il processo relativamente lungo e talvolta inefficiente, con le cellule che si sviluppano in modo irregolare. Il team di scienziati austriaci, cechi e polacchi coinvolti nel progetto è riuscito a sviluppare un modo nuovo e semplice per creare materiali nanostrutturati che consentano un migliore sviluppo delle cellule umane.
Il partner polacco del team, l’Università Militare di Tecnologia di Varsavia, è stato responsabile dello sviluppo della nuova tecnologia: un fascio di luce laser EUV (Extreme Ultra-Violet) ottenuto con un unico specchio, sviluppato dal ceco partner Reflex, viene diretto verso la superficie che viene così realizzata con un altissimo grado di precisione, da 10 a 20 nanometri, contro i 100 nanometri delle tecniche convenzionali.
Grazie a questo livello di precisione è possibile la conservazione della struttura regolare del materiale, essenziale per il suo corretto utilizzo nella crescita di cellule umane. Inoltre, le nanostrutture costruite con la tecnica EUV hanno la capacità di influenzare il comportamento delle cellule organiche e diversi tipi di cellule possono essere coltivate meglio e più velocemente a seconda del tipo di superficie polimerica utilizzata.
La varietà dei materiali utilizzati per coltivare le cellule staminali umane determina il modo in cui le cellule si differenziano, cioè si trasformano in altri tipi di cellule; quindi, ricorrere a un tipo di materiale polimerico o ad un altro consentirà di far crescere i diversi tipi di muscoli, nervi, cellule adattate a un cuore umano, a un osso o a qualsiasi altra parte del corpo. Grazie alla loro affinità con i tessuti e le cellule umani, i materiali polimerici potrebbero anche essere utilizzati per progettare interi impianti artificiali; molti tipi di impianti in effetti sono già realizzati in materiali polimerici, come le valvole cardiache e vasi sanguigni: utilizzando la tecnica EUV si ridurrebbero le probabilità di rigetto.
Il procedimento innovativo è ormai collaudato e promettente; si tratta ora di avviare la fase commerciale per portare l’innovazione sul mercato. C’è da aggiungere che le applicazioni di questa nuova tecnica potrebbe andare ben oltre la nanomedicina e le biotecnologie. Un importante mercato potenziale può essere quello della micro-elettronica, con le sue necessità in continua espansione nella litografia ad alta precisione. Ma le applicazioni potrebbero essere proposte in tutti i tipi di industrie in cui vengono utilizzate nano strutture: per esempio nella micro-meccanica, nell’ottica integrata, nei trattamenti superficiali o nella produzione di materiali nanocompositi.
(Michele Orioli)