Per la ricerca nel settore biomateriali è importante investigare come le proprietà dei materiali influenzano il comportamento cellulare. L'interazione cellula-materiale viene definita come il fenomeno coinvolto nell'adesione delle cellule  sulla superficie del  biomateriale, e le relative funzioni cellulari come l’adesione, la vitalità e il differenziamento. In questo contesto, le proprietà superficiali del materiale influenzano la distribuzione e l’espressione delle proteine della matrice extracellulare, che regolano a loro volta la risposta cellulare al materiale. Capire la relazione tra le proprietà superficiali del materiale, la struttura tridimensionale, le molecole assorbite e la risposta cellulare è essenziale per la progettazione di un biomateriale in grado di mimare le proprietà chimico-fisiche, morfologiche e meccaniche del tessuto da rigenerare.

Lo scopo della nostra attività è investigare le proprietà biologiche dei materiali in termini di citotossicità, biocompatibilità e bioattività usando colture cellulari di linea o primarie (differenziate e staminali mesenchimali) isolate da diversi tessuti ed organi sia  in condizioni statiche e dinamiche. Infatti, è stato dimostrato che scaffold a base di calcio fosfati seminati con cellule mesenchimali staminali (hBMSC) sollecitati a compressione dinamica mediante bireattore elettromagnetico Bose mostrano una maggiore attività biologica in termini di vitalità, proliferazione e produzione di matrice extracellulare rispetto ad una coltura statica. La biostimolazione meccanico-dinamica a trazione di costrutti cellularizzati permette una migliore rigenerazione di tendini rispetto alla colture statiche. La biostimolazione dinamica-magnetica è risultata efficace nell’accelerare il processo di proliferazione cellulare.

Gli studi in vitro che vengono effettuati per valutare l'interazione cellula-materiale sono di seguito riportati:

  • Adesione, Vitalità e Proliferazione:
    microscopia ottica, test di proliferazione, test LDH, test Alamar blue, colorazione live/dead
  • Interazioni cellula-cellula e cellula-materiale:
    Immunofluorescenza, Microscopio Confocale, Microscopio elettronico a scansione (SEM)
  • Differenziamento, espressione di proteine specifiche:
    immunofluorescenza, ELISA, saggi colorimetrici e fluorimetrici

PUBBLICAZIONI SELEZIONATE

Raucci MG, Giugliano D, Alvarez-Perez MA, Ambrosio L. Effects on growth and osteogenic differentiation of mesenchymal stem cells by the strontium-added sol–gel hydroxyapatite gel materials. J Mater Sci: Mater Med 2015;26:90

Raucci MG, Alvarez-Perez MA, Meikle S, Ambrosio L, Santin M. Poly(epsilon-Lysine) dendrons tethered with phosphoserine increase mesenchymal stem cell differentiation potential of calcium phosphate gels. Tissue Eng Part A 2014;20(3-4):474-85. DOI: 10.1089/ten.TEA.2012.0450. 

Raucci MG, D’Antò V, Guarino V, Martina S, Valletta R, Ambrosio L. Behaviour of human mesenchymal stem cells on chemically synthesized HA–PCL scaffolds for hard tissue regeneration. J Tissue Eng Regen Med 2013. DOI: 10.1002/term.1768.

Raucci MG, Alvarez-Perez MA, Demitri C, Sannino A, Ambrosio L. Proliferation and osteoblastic differentiation of hMSCs on cellulose-based hydrogels. J Appl Biomater Function Mater 2012;10(3):302-307.

D’Antò V, Martina S, Raucci MG, Ambrosio L, Valetta R. Mesenchymal stem cell proliferation on composite scaffolds for bone regeneration. Eur J Orthodontics 2011;33(6):e67-e68. ISSN 1460-2210.

Raucci MG, D’Antò V, Guarino V, Sardella E, Zeppetelli S, Favia P, Ambrosio L. Biomineralized porous composite scaffolds prepared by chemical synthesis for bone tissue regeneration. Acta Biomater 2010;6:4090-4099.

Raucci MG, D’Antò V, Guarino V, Zeppetelli S, Ambrosio L. Biocompatibility and osteoconductivity studies on hydroxyapatite-polymer composite scaffolds prepared by chemical synthesis. Journal of Applied Biomaterials and Biomechanics 2010;8:123.

Raucci MG, Adesanya K, Di Silvio L, Catauro M, Ambrosio L. The biocompatibility of Silver-containing Na2OCaO2SiO2 glass prepared by sol-gel method. J Biomed Mater Res B Appl Biomater 2010;92(1):102-110.

D’Antò V, Raucci MG, Valletta R, Martina R, Ambrosio L. Fabrication and biocompatibility of composite scaffolds for bone tissue engineering. Eur J Orthodontics 2010;32(6):e7-e8. ISSN 1460-221.

Lee J, Guarino V, Gloria A, Ambrosio L, Tae G, Kim YH, Jung Y, Kim SH. Regeneration of Achilles’ tendon: the role of dynamic stimulation for enhanced cell proliferation and mechanical properties. J Biomater Sci Polym Ed 2010;21:1173-90.

 PROGETTI

TissueNet, MUR-FIRB RBPR05RSM2. 2007-2011.

REPAIR (PON01-02342) 2011-2015.

MERIT (FIRB-RBNE08HM7T) 2011-2016.

Progetto Invecchiamento PNR-jhost Aging program 2012-2014.

 PERSONALE COINVOLTO

Luigi Ambrosio, Ugo D'Amora, Roberto De Santis, Antonio Gloria, Vincenzo Guarino, Maria Grazia Raucci, Alfredo Ronca, Alessandra Soriente, Stefania Zeppetelli.

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