Un team di ricercatori della Rice University ha compiuto significativi progressi nella comprensione delle interazioni tra sequenze genetiche, strutture dei materiali e proprietà meccaniche. Questa ricerca apre la strada a un controllo più preciso dei materiali biologici prodotti, che mostrano comportamenti differenti sotto deformazioni come forze di trazione o compressione. Tali scoperte potrebbero portare a sviluppi nel campo dell’ingegneria tissutale, nella somministrazione di farmaci e nella stampa 3D di sistemi viventi.
Modifica delle matrici proteiche per materiali biologici
Lo studio, pubblicato su ACS Synthetic Biology, si concentra sulla modifica di matrici proteiche che fungono da rete strutturale per materiali biologici. Attraverso specifiche alterazioni genetiche, il team è riuscito a indurre differenze significative nel comportamento meccanico di questi materiali.
La professoressa Caroline Ajo-Franklin, docente di bioscienze e autrice corrispondente dello studio, ha affermato: “Stiamo sviluppando cellule per creare materiali adattabili con proprietà uniche. Sebbene la biologia sintetica ci abbia già fornito strumenti per modificare queste proprietà, la relazione tra sequenza genetica, struttura del materiale e comportamento rimaneva in gran parte inesplorata”.
Utilizzo del batterio Caulobacter crescentus
Il team ha lavorato con il batterio Caulobacter crescentus, modificato per produrre una proteina denominata BUD. Questa proteina facilita l’adesione cellulare e la formazione di strutture portanti, note come BUD-ELM. Variando specifici segmenti proteici, i ricercatori hanno sviluppato tre tipi distinti di materiali, ciascuno con diverse caratteristiche di rigidità e resistenza alla rottura. Attraverso tecniche avanzate di imaging e test meccanici, è emerso che queste modifiche influenzano direttamente le proprietà strutturali dei materiali risultanti.
Implicazioni future della ricerca
Queste scoperte offrono nuove opportunità nella progettazione di materiali biologici con proprietà meccaniche su misura. La capacità di controllare tali caratteristiche potrebbe avere applicazioni nell’ingegneria dei tessuti, permettendo la creazione di impalcature più efficaci per la rigenerazione tissutale, nella somministrazione mirata di farmaci e nell’avanzamento della stampa 3D di strutture viventi.
Inoltre, comprendere la relazione tra sequenza genetica e comportamento del materiale potrebbe portare allo sviluppo di nuovi biomateriali con proprietà personalizzate, aprendo la strada a innovazioni nel campo della medicina rigenerativa e delle biotecnologie.
