Prototessuti artificiali biomimetici: sviluppo e applicazioni biomediche

I recenti progressi scientifici nell’approccio bottom-up alla biologia sintetica hanno consentito la progettazione e la realizzazione di numerosi modelli di cellule artificiali, comunemente note come protocellule. Sebbene la ricerca si sia finora focalizzata prevalentemente sull’incremento della complessità biochimica di tali sistemi micro-compartimentalizzati, l’assemblaggio programmato di protocellule in prototessuti e la relativa integrazione con sistemi cellulari viventi rappresentano tuttora alcune delle sfide più rilevanti. Questa tesi, dopo aver riassunto le principali strutture protocellulari ricavate mediante approccio bottom-up, si propone di analizzare alcune delle metodologie finora indagate per l’assemblaggio programmato di protocellule in strutture prototissutali, con particolare riferimento alle dinamiche collettive. Si pone dunque l’attenzione sulla capacità di coordinazione per esibire comportamenti di ordine superiore che le singole cellule non possono raggiungere, come robustezza, stabilità meccanica, termoresponsività e modularità. Infine, si riportano esempi di quelle che sono state finora le principali applicazioni dei prototessuti in ambito biomedico, al fine di promuovere la funzionalità dei tessuti biologici o il loro impiego come elementi versatili per l’ingegnerizzazione di organoidi. Lo sviluppo futuro di modelli biomimetici in grado di integrare protocellule con cellule viventi ha il potenziale per rivoluzionare il campo dell'ingegneria dei tessuti e aprire la strada a nuove tecnologie per la scienza dei materiali, la robotica medica e la terapia personalizzata.