Echinodermi e biomimetica : potenzialità applicative di matrici collagene

La biomimetica è una nuova disciplina in cui il design di materiali innovativi è ispirato a tessuti naturali. Lo scopo di questo lavoro è stato quello di produrre e caratterizzare bio-matrici collagene ottenute dai tipici tessuti connettivi “dinamici” degli echinodermi, i Tessuti Connettivi Mutabili, da utilizzare come substrato per colture cellulari e, in prospettiva futura, per applicazioni di ingegneria tissutale. E’ stato quindi sviluppato un protocollo specifico che permette di estrarre fibrille collagene native (strutturalmente integre) dalla membrana peristomiale (PM) del comune riccio di mare Paracentrotus lividus. Il collagene così ottenuto è stato utilizzato per preparare film di differente spessore, che sono stati successivamente caratterizzati in termini di organizzazione strutturale microscopica, proprietà meccaniche (test isometrici) e biocompatibilità in vitro utilizzando diversi tipi di cellule staminali di mammifero: cellule miogeniche (cellule satellite) e cellule mesenchimali stromali. Le analisi morfologiche hanno confermato l’organizzazione fibrillare delle matrici che fornisce un ambiente strutturale simile a quello nativo tipico della matrice extracellulare. I test meccanici hanno mostrato valori medi del Modulo di Young pari a 150 MPa, valori marcatamente superiori rispetto ai substrati collageni di mammifero comunemente usati per colture cellulari. Questo permette di riprodurre più fedelmente le condizioni meccaniche del tessuto nativo e suggerisce l’utilizzo di tali matrici in applicazioni di ingegneria tissutale dove sia richiesta un’elevata resistenza meccanica. I test di biocompatibilità hanno mostrato come la matrice di collagene di riccio di mare non sia apparentemente citotossica per le cellule di mammifero che, al contrario, sopravvivono, proliferano e vanno incontro a differenziamento molecolare. Nel complesso i dati ottenuti finora dimostrano le notevoli potenzialità di lavorare con substrati estratti da questi invertebrati marini e incoraggiano lo sviluppo di tali matrici per future applicazioni di ingegneria tissutale.