Realizzazione di un composito osteocondrale mediante tecniche di ingegneria dei tessuti per la riparazione delle lesioni della cartilagine articolare. Studio in vitro ed in vivo
Progetto La realizzazione in vitro di un modello osteocondrale può rappresentare un possibile strumento per la riparazione delle lesioni della cartilagine articolare.
Lo scopo della presente ricerca sarà quello di realizzare un composito osteocondrale in laboratorio e di testarne le potenzialità riparative nei confronti di lesioni a tutto spessore della cartilagine articolare effettuate in animali di grossa taglia.
Condrociti articolari saranno isolati da frammenti di cartilagine ottenuta da giovani maiali e posti in coltura fino a confluenza. Le cellule saranno poi contate e risospese in colla di fibrina. Nella soluzione, durante la polimerizzazione, verrà immerso un cilindro di idrossiapatite e collagene. La parte colla genica sarà immersa nella soluzione cellulare in fase di polimerizzazione, mentre la idrossiapatite rappresenterà la componente ossea del nostro composito osteocondrale. Questo permetterà la formazione di un composito costituito da tre componenti: una di colla di fibrina e cellule immerse in collagene; una componente di colla di fibrina cellulata penetrante le trabecole di idrossiapatite, ed una componente di sola idrossiapatite. Quest’ultima sarà destinata alla integrazione con il tessuto osseo dell’ospite. Tali campioni osteocondrali verranno lasciati in coltura per 3 settimane, in modo da permettere la maturazione della componente cartilaginea del composito. I metodi di coltura potranno inoltre essere perfezionati utilizzando diversi fattori di crescita per il tessuto cartilagineo (TGF-beta, IGF-I, PDGF, etc.).
Al termine delle colture in vitro, i campioni saranno prelevati ed analizzati macroscopicamente ed istologicamente. In particolare, verrà valutata la capacità del neotessuto di produrre glicosaminoglicani (GAG) mediante la clorazione con safranina-o e collageno di tipo II (tipico del tessuto cartilagineo) o di tipo I (tipico invece del tessuto fibroso) mediante analisi immunoistochimica. Saranno poi effettuati studi di espressione genica sulle cellule di tali compositi per il collagene di tipo I, II e II, per i geni Sox9 ed aggrecano.
Altri campioni saranno invece sottoposti alle prove biomeccaniche per il calcolo del modulo di Young e della permeabilità del neotessuto. Verranno inoltre effettuati dei test in distrazione per valutare e misurare la forza di adesione tra il neotessuto cartilagineo e la componente ossea del composito.
Infine, alcune componenti neocartilaginee dei compositi osteocondrali verranno trattate per l’analisi biochimica, in particolare per la valutazione di acqua, DNA e GAGs.
I risultati attesi hanno come obiettivo quello di permettere una caratterizzazione macroscopica, istologica, immunoistochimica, biomeccanica e biochimica di un composito osteocondrale, come potenziale strumento per la riparazione delle lesioni osteocondrali della cartilagine articolare.
Tale potenzialità verrà testata direttamente in vivo in lesioni cartilaginee in animali di media e grossa taglia.