Lecce

Piattaforme organ-on-a-chip e polimeri termo-responsivi verso una migliore comprensione delle interazioni cellulari in vitro


location icon Monastero degli Olivetani


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19:00

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23:00


Gli Organ-on-a-chip sono sistemi microingegnerizzati finalizzati a mimare unità funzionali di organi e organismi viventi ed in particolar modo riprodurne le caratteristiche anatomico-funzionali altamente organizzate, ovvero: i) la complessa microarchitettura, intesa come organizzazione spaziale di differenti tipi cellulari, la matrice extracellulare e i suoi segnali biochimici, meccanici e topografici, e la vascolarizzazione; ii) la microfisiologia e fisiopatologia (scambi di gas e nutrienti, assorbimento e secrezione, comunicazione cellula-cellula, ecc.). Tali piattaforme sono generalmente dei sistemi microfluidici, realizzati in materiali trasparenti ed in formato miniaturizzato, che permettono di minimizzare l’utilizzo di reagenti e controllare parametri essenziali quali proliferazione/vitalità cellulare, metabolismo, migrazione, contrazione, attività elettrica, ecc.). In questo contesto, oltre ad una corretta progettazione e fabbricazione dei chip, diventa fondamentale sviluppare un materiale in grado di fornire un appropriato microambiente tridimensionale per una corretta funzionalità cellulare. Noi ci siamo focalizzati sul processing di polimeri termo-responsivi, una classe di materiali “intelligenti” che rispondono a cambiamenti di temperatura. Nei nostri studi all’Istituto di Nanotecnologia del CNR (CNR Nanotec), polimeri termo-responsivi vengono miscelati con una sospensione di cellule di interesse a temperatura ambiente e successivamente introdotti in una piattaforma organ-on-a-chip dove, in seguito ad un innalzamento della temperatura fino a 37°C, formano un gel stabile, permettendo alle cellule di crescere/migrare/differenziare/ecc. liberamente in tre dimensioni.

English version

Organ-on-a-chip systems and thermoresponsive polymers towards a better understanding of cellular interactions in vitro

Organ-on-a-chip systems are micro-engineered platforms aimed at mimicking functional units of living organs and organisms and in particular reproducing their highly organized anatomical-functional characteristics, i.e.: i) the complex microarchitecture, considered as spatial organization of different cell types, the extracellular matrix and its biochemical, mechanical and topographic signals, and the vascularization; ii) microfisiology and pathophysiology (gas and nutrient exchanges, absorption and secretion, cell-cell communication, etc.). These platforms are generally microfluidic systems, made of transparent materials and in a miniaturized format, that allow minimizing the use of reagents and controlling essential parameters (such as cell proliferation/vitality, metabolism, migration, contraction, in situ and in a continuous cycle electrical activity, etc.). In this context, beside a proper chip design and fabrication, it is fundamental to develop an appropriate material to provide a correct 3D microenvironment for cell functioning. At the Institute of Nanotechnology (CNR Nanotec) we focus on processing naturally-derived thermo-responsive polymers, a class of “smart” materials that have the ability to respond to a change in temperature. In our studies, thermoresponsive polymers are mixed at room temperature with a suspension of target cells and later injected in an organ-on-a-chip system: here, upon an increase of temperature to 37°C, the polymer forms a stable physical gel and cells are free to grow/migrate/differentiate/etc. in three dimensions.