Abstract
La medicina rigenerativa si propone di identificare i meccanismi alla base della riparazione di tessuti danneggiati. Oltre ai fattori genetici e biochimici, che agiscono a livello cellulare e tissutale, anche stimolazioni fisiche (calore, campi elettrici, irradiazione luminosa) svolgono un ruolo fondamentale nel coordinare il processo di guarigione delle ferite. L’esposizione alla luce e al calore ha già dimostrato effetti benefici sulla guarigione delle ferite, favorendone il processo di riparazione, e oggi la somministrazione controllata di tali stimolazioni attraverso materiali nanostrutturati è oggetto di approfondite ricerche.
Le nanoparticelle che emettono calore in risposta a stimolazioni nel vicino infrarosso (NIR) sono state recentemente proposte come strumenti innovativi per l'ipertermia e il rilascio controllato di farmaci; tuttavia, la loro applicazione clinica è ancora limitata da test in vivo lunghi e costosi, oltre che da questioni etiche correlate. Il progetto PHOENIX sfrutterà la sinergia tra biologia rigenerativa, nanotecnologia e chimica per affrontare scientificamente la sfida della rigenerazione dei tessuti danneggiati.
Basandosi sui risultati ottenuti dal Principal Investigator (PI) nello sviluppo e nella validazione di nanoparticelle funzionali per il controllo remoto delle funzioni cellulari, PHOENIX utilizzerà la stimolazione NIR come un nuovo strumento per potenziare, in situ, il potenziale rigenerativo dei tessuti lesionati. In questo contesto, i nanotubi di carbonio (CNTs) sono oggetto di intense ricerche grazie alla loro capacità di funzionare come nano-riscaldatori intracellulari, offrendo al contempo proprietà di imaging intrinseche (fluorescenza NIR, imaging fotoacustico e Raman).
Superando le attuali limitazioni dei CNTs in ambito teranostico (scarsa solubilità in acqua, tossicità, aggregazione), PHOENIX svilupperà nuove strategie chimiche per migliorarne la biocompatibilità e consentirne l'uso come nano-riscaldatori per favorire la rigenerazione tissutale. Un piccolo organismo animale con un potenziale rigenerativo illimitato, il polipo d'acqua dolce Hydra vulgaris, sarà utilizzato come modello in vivo, mentre i cheratinociti umani permetteranno di modellizzare in vitro i processi di riparazione cutanea, con l'obiettivo di tradurre i risultati in applicazioni terapeutiche.
Dopo la stimolazione fototermica mediata dai CNTs, il potenziamento delle capacità rigenerative dei tessuti verrà monitorato a livello dell'intero organismo, delle cellule e delle molecole, permettendo di analizzare i meccanismi regolati dal calore nel controllo della rigenerazione tissutale. Questi ambiziosi obiettivi richiedono forti competenze sintetiche e una consolidata capacità di comprendere e migliorare la rigenerazione dei tessuti.
Il team PHOENIX, unendo chimica avanzata (sintesi e funzionalizzazione dei CNTs), biologia rigenerativa (rigenerazione di Hydra, test di guarigione delle ferite HaCat) e nanobiotecnologie (stimolazione NIR), costituirà una piattaforma interdisciplinare che, grazie all'integrazione di nuovo personale, potrà avere un impatto significativo sullo sviluppo di strategie innovative con importanti applicazioni nella biologia rigenerativa.
Responsabile scientifico di Dipartimento
Prof. Matteo Calvaresi (per Unibo)
Partnership
Istituto di scienze applicate e sistemi intelligenti “E.Caianiello” , Napoli (CNR-ISASI)