• adesione cellulare
• maccanotrasduzione
• nanostrutturazione
• proliferazione cellulare

La meccanotrasduzione è il processo mediante il quale uno stimolo meccanico è trasferito, tramite l’adesione, dalla membrana cellulare al nucleo, con conseguente modulazione dell’espressione genica, facilitando la risposta cellulare adattativa. La meccanotrasduzione è fondamentale per processi cellulari, come la sopravvivenza delle cellule, la crescita e la differenziazione. Superfici modellate topograficamente (generalmente micro o nano-strutturate) offrono un prezioso strumento non invasivo nella valutazione della risposta cellulare a tali stimoli e una maggiore comprensione delle interazioni all'interfaccia cellula/materiale. Le informazioni che ne derivano hanno importanti risvolti nell’ingegnerizzazione di una nuova generazione di dispositivi impiantabili nei tessuti. Un importante gruppo di recettori transmembrana che collegano meccanicamente la cellula al substrato (o matrice extracellulare) sono le integrine. Uno dei numerosi meccanismi di segnalazione delle integrine dipende da una tirosina chinasi citoplasmatica meccano-sensibile chiamata FAK (Focal Adhesion Kinase). Le giunzioni chiamate “adesioni focali” influenzano profondamente la fisiologia cellulare e il loro rafforzamento è generalmente associato ad un incremento della migrazione e proliferazione cellulare.
Il presente lavoro di tesi è inserito all’interno di una ricerca più ampia che ha come scopo lo sviluppo di nuovi substrati impiantabili per la modulazione della risposta cellulare. I biomateriali, quando vengono impiantati in tessuti viventi, producono una risposta da parte di questi ultimi; giacché tale risposta causa la formazione di una capsula fibrosa che porta all’isolamento del materiale impiantato ed alla perdita dell’interfaccia, la sfida è quella di identificare materiali impiantabili che non vengano incapsulati dai fibroblasti. Studi precedenti al presente lavoro di tesi, condotti nel laboratorio della Prof. Raffa, hanno evidenziato come substrati nano-strutturati di bario titanato presentino interessanti proprietà in tal senso [1]; mentre dati riportati in letteratura suggeriscono che la nano-strutturazione possa promuovere l’adesione cellulare, il rafforzamento delle adesioni focali e la progressione del ciclo cellulare [2], nel lavoro citato prima è stato osservato come la nano-strutturazione rallenti la progressione del ciclo cellulare, senza però in alcun modo inficiare la vitalità cellulare. Tale meccanismo potrebbe essere efficacemente sfruttato in vivo per inibire la formazione della capsula fibrotica intorno all’impianto. Scopo della presente tesi è quello di analizzare i meccanismi molecolari alla base di tali osservazioni sperimentali.
Nel presente lavoro ci si è prefisso di approfondire lo studio dell’effetto della nanostrutturazione su linee cellulari di fibroblasti murini, analizzandone l’influenza sull’adesione e sul ciclo cellulare e verificando se la proteina FAK svolga un ruolo significativo in tali meccanismi.

[1] Marianna Giannini, Martina Giannaccini, Teresa Sibillano, Cinzia Giannini, Dun Liu, Zhigang Wang, Andrea Bau’, Luciana Dente, Alfred Cuschieri, Vittoria Raffa (2014) Sheets of Vertically Aligned BaTiO3
Nanotubes Reduce Cell Proliferation but Not Viability of NIH-3T3 Cells. PLoS ONE 9(12): e115183
[2] Wenfu Zheng , Wei Zhang , and Xingyu Jiang (2012) Precise Control of Cell Adhesion by Combination of Surface Chemistry and Soft Lithography. Adv. Healthcare Mater. 2012, DOI: 10.1002/adhm.201200104