Gli elementi della cartilagine artificiale

I progressi della medicina e dell'ingegneria tissutale hanno permesso lo sviluppo di diverse tecniche di ricostruzione della cartilagine umana danneggiata poiché essa, essendo priva di vasi sanguigni, non è in grado di auto-rigenerarsi.
Naturalmente lo scopo di queste diverse procedure è quello di ricostruire e sviluppare un tessuto cartilagineo il più possibile simile a quello di una normale cartilagine umana, i cui elementi fondamentali sono cellule, dette condrociti, immerse in una matrice extracellulare amorfa (sintetizzata dai condrociti stessi) chiamata "sostanza fondamentale" e costituita prevalentemente da fibre di collagene, acqua, acido  ialuronico, glicoproteine e proteoglicani.

Immagine al microscopio di una cartilagine articolare.

Le diverse procedure attuate per poter riprodurre gli elementi di questa semplice, ma efficiente struttura sono:

-Trapianto di condrociti: In base a questa tecnica vengono prelevate una o più parti di tessuto  cartilagineo sano e non sottoposto a carico per essere successivamente impiantate nel punto in cui la cartilagine è danneggiata dopo aver coltivato le loro cellule in vitro. Trattandosi di un trapianto di tessuto per lesioni di piccole dimensioni, questa procedura permette quindi di ricostruire chirurgicamente una cartilagine costituita dagli stessi elementi di una cartilagine naturale (condrociti, sostanza fondamentale,ecc.).

Il trapianto di condrociti è definito:
-Omotrapianto: se il donatore è il paziente stesso;
-Allotrapianto: nel caso in cui il donatore non è il paziente pur essendo della stessa specie;
-Xenotrapianto: il donatore appartiene a una specie diversa rispetto al paziente.

-Trapianto di cellule staminali: In questo caso si sfruttano le cellule staminali mesenchimali in quanto esse, se poste in un ambiente specifico (in questo caso la cartilagine danneggiata), danno origine a cellule simili a quelle del tessuto di quell'ambiente. In questo modo si vuole ancora una volta riprodurre artificialmente una cartilagine con gli stessi elementi cellulari e le stesse caratteristiche di una normale cartilagine, anche se comunque questo trattamento è ancora in fase di studio.

(Per un approfondimento sulle cellule staminali mesenchimali clicca qui).

-Scaffolds sintetici: Sfruttando questa tecnica, vengono impiantati nella parte lesa della cartilagine degli elementi tridimensionali (gli scaffolds appunto) che imitano la matrice extracellulare e sui quali vengono coltivate le cellule del tessuto fino a quando essi tendono a biodegradarsi e ad essere  autonomamente sostituiti dal tessuto biologico rigenerato (sono quindi una sorta di substrato per lo sviluppo del tessuto in modo guidato e controllato).

Esempio di scaffold sintetico

Negli ultimi anni si sta diffondendo anche l'utilizzo di scaffolds stampati in 3D grazie al bio-printng. Questa nuova tecnologia sfrutta sistemi hardware e software dedicati con lo scopo di stampare in 3D degli scaffold disegnati in CAD, impiantare su di essi le cellule del tessuto, lasciarle proliferare in un bioreattore e successivamente impiantare lo scaffold nel paziente.