Un team di bioingegneri ha sviluppato un modello avanzato di intestino umano capace di replicare le sollecitazioni meccaniche e la peristalsi del tratto digestivo reale.
Un momento della ricerca condotta in laboratorio
Lo studio, pubblicato sulla rivista scientifica Results in Engineering, è frutto del lavoro del gruppo di biofabbricazione guidato da Giovanni Vozzi, docente del Dipartimento di Ingegneria dell’Informazione e del Centro di Ricerca “E. Piaggio” dell’Università di Pisa, in collaborazione con Yu Shrike Zhang del Brigham and Women’s Hospital e della Harvard Medical School di Boston.
Come funziona il bioreattore biomimetico
Il dispositivo mantiene le cellule intestinali vitali per almeno 28 giorni all’interno di un ambiente controllato. Il sistema non si limita a ospitare la coltura, ma genera un movimento ritmico continuo che simula l’azione meccanica naturale dell’apparato digerente.
La presenza costante di questo stimolo dinamico spinge le cellule a organizzarsi spontaneamente, dando vita a strutture tridimensionali del tutto simili ai villi intestinali umani.
“Abbiamo dimostrato che il movimento meccanico dell’intestino non è un semplice dettaglio fisiologico, ma un fattore essenziale per guidare lo sviluppo di un tessuto più realistico”, ha spiegato Giovanni Vozzi.
I vantaggi per la farmacologia e la ricerca
Disporre di un organo artificiale funzionante consente di analizzare i meccanismi delle patologie digestive e verificare la risposta a nuovi farmaci con precisione clinica, riducendo progressivamente la sperimentazione animale.
Il dispositivo è stato registrato come brevetto insieme al team di Emilia Ghelardi, del Dipartimento di Ricerca Traslazionale e delle Nuove Tecnologie in Medicina e Chirurgia dell’Ateneo pisano. Lo sviluppo è avvenuto nell’ambito del programma di dottorato e del progetto MICRO-B, finanziato tramite il Bando per Dimostratori Tecnologici 2022 dell’Università di Pisa.
L’apparato presenta costi di produzione contenuti e un’architettura modulare predisposta per interagire con altri supporti biologici complessi.
Lo studio dell’asse microbiota-cuore-cervello
La piattaforma sarà collegata a modelli di microbiota intestinale già messi a punto dai ricercatori, permettendo di connettere il tessuto intestinale ad altri organi in vitro.
L’obiettivo è ricreare l’asse microbiota-intestino-cuore-cervello per studiare le dinamiche d’insorgenza di malattie cardiovascolari e patologie neurodegenerative.
Il percorso scientifico prosegue attraverso due progetti di dottorato che coinvolgono Vittoria Raffa e Arianna Tavanti dell’Università di Pisa, insieme a Federico Vozzi dell’Istituto di Fisiologia Clinica del CNR.
