Il “collante” dei mitili per le ossa rotte

Le sostanze collose prodotte dagli organismi marini negli ambienti bagnati simili a quelli all’interno del corpo sono in grado di resistere alle forze create dalle turbolenze. Ciò le rende un’ottima fonte d’ispirazione per i legami dello scheletro.

Sempre più dati suggeriscono che la silice, o biovetro, è migliore dell’idrossiapatite (il minerale naturale presente nelle ossa) per le terapie ossee. Nell’ambito del progetto DIADOM (“Marine inspired biosilica-filled hydrogels”), finanziato dall’UE, alcuni scienziati stanno ampliando al regno dei tessuti duri il precedente lavoro di produzione di collanti sintetici per tessuti molli.

I ricercatori hanno sviluppato un sistema modificato di idrogel basato su NCL (native chemical ligation) con una fase di biosilice. La NCL è un nuovo campo per l’applicazione della chimica sintetica alla sintesi delle proteine. Due componenti peptidici si combinano per formare un legame peptidico nel sito di legame, producendo in modo semplice e sicuro campioni puri di proteine difficili da isolare da fonti naturali.

Il sistema DIADOM usa precursori PEG (glicole polietilenico) per creare legami incrociati con una rete polimerica senza citotossicità. La biosilice deriva da organismi marini raccolti in modo sostenibile, fatti crescere da materie prime provenienti da scarti agricoli. Il sistema di idrogel a base di biosilice si forma in meno di 3 minuti (tempo di gelazione), e riesce quasi a triplicare la sua resistenza alla deformazione entro 24 ore (modulo di Young). La gelazione rapida e la facilità d’impiego sono promettenti per fissare rapidamente frammenti multipli.

Gli esperimenti preliminari in vitro non hanno mostrato tracce di citotossicità. Sono attualmente in corso studi per testare la risposta cellulare al sistema di biogel e ai suoi intermedi che potrebbero essere creati durante la degradazione. I ricercatori valuteranno citotossicità, risposta infiammatoria e differenziazione delle cellule ossee in una serie di sistemi modello, inclusa una linea cellulare di macrofagi e cellule primarie stromali di midollo osseo umano contenenti precursori osteogenici.

DIADOM sta dimostrando gli importanti benefici del collante “ispirato dalla natura” per formare rapidamente e facilmente legami osso-osso come alternativa migliore della tradizionale idrossiapatite. L’idrogel a base di PEG con una fase in biosilice promette una rapida gelazione e un riparazione molto più facile ed efficace di frammenti e fratture multiple con pezzi piccoli. La tecnologia beneficerà il settore biomedico e i pazienti che ne fanno uso.