• PLGA
• polimeri
• fegato
• liver-on-chip

Le colture bidimensionali (2D) sono state utilizzate fin dall'inizio del XX secolo come modelli in vitro per lo studio delle terapie e delle patologie umane. Sebbene le colture cellulari 2D si siano rivelate uno strumento importante nella ricerca clinica, non riescono a fornire una rappresentazione realistica dell'ambiente in vivo in termini di segnali topologici, meccanici e fluidici. Ad esempio, mancano di un ambiente tridimensionale, di interazioni cellula-cellula e cellula-matrice e sono coltivate in condizioni statiche.
Nell'ultimo decennio, sono state sviluppate una varietà di piattaforme in vitro per la fabbricazione di diversi sistemi di coltura tridimensionali (3D). Tra questi, gli organi su chip (OOC) consentono lo studio della fisiologia umana in un contesto organo-specifico, lo sviluppo di nuovi modelli di malattie in vitro e potrebbero potenzialmente servire come sostituti degli animali utilizzati nello sviluppo di farmaci. Lo sviluppo di questa tecnologia basata sulla microfluidica potrebbe colmare il divario presente tra i modelli in vitro e quelli in vivo, offrendo nuove strategie per la ricerca farmacologica e non solo.
Negli ultimi dieci anni sono stati sviluppati dispositivi organ-on-chip che riproducono vari organi e tessuti, tra cui i polmoni, il fegato, l’intestino, i reni, il cuore e persino body-on-chip, contenenti le funzioni di più organi e tessuti. In particolare, sono stati progettati diversi tipi di liver-on-chip (LOC) perché il fegato è un organo importante che svolge diverse funzioni chiave nel corpo, tra cui la detossificazione, l'accumulo di glicogeno, la sintesi delle proteine plasmatiche e soprattutto il metabolismo. A causa del suo ruolo, il fegato è l'organo principalmente coinvolto nel metabolismo dei farmaci e questi dispositivi potrebbero essere utilizzati per prevedere i profili di epatotossicità.
Tale lavoro si propone di progettare, fabbricare e caratterizzare un liver-on-chip bioerodibile, disegnato per fornire una nicchia microfisiologica per le colture di epatociti. Lo scaffold esagonale microstrutturato è stato progettato per consentire agli epatociti di aderire e diffondersi radialmente sul substrato in modo da replicare il pattern lobulo-mimetico.
Sono stati impiegati polimeri biodegradabili in modo che lo scaffold possa dissolversi, una volta che le cellule si sono organizzate in cordoni epatici, ottenendo così una struttura lobulare completamente biologica.
È stata utilizzata una tecnologia di replicazione basata su polimeri, la replica molding (REM), per creare stampi in PDMS riutilizzabili, a partire da un master in SU-8 microstrutturato fabbricato mediante fotolitografia UV standard; quindi, gli scaffold bioerodibili per la coltura di epatociti sono stati realizzati attraverso la replica degli stampi in PDMS utilizzando polimeri mediante solvent casting.
Per la preparazione degli scaffold bioerodibili sono stati presi in considerazione diversi tipi di polimeri, ovvero polimeri formanti idrogel (chitosano e gelatina), poliesteri naturali (poli(3-idrossibutirrato-co-3-idrossivalerato) e poliesteri sintetici (poli(D,L-lattide-co- glicolide), poli(D,L-acido lattico), poli(ε-caprolattone)). I migliori risultati in termini di lavorabilità del polimero, riproducibilità di master e di mold e processo di distacco si ottengono con il poli(D,L-lattide-co-glicolide) (PLGA). Per questi motivi, abbiamo deciso di utilizzare gli scaffold in PLGA per valutare l'adesione e la proliferazione delle cellule di carcinoma epatico umano (Hep G2). Su questi scaffold è stato depositato un sottile film di collagene per migliorare l'adesione cellula-substrato. Inoltre, sono state quantificate le secrezioni di albumina da parte degli epatociti per valutarne la funzionalità cellulare.