Un modello di pelle artificiale in vitro per osservare le malattie della pelle sofferte dai pazienti diabetici

I RICERCATORI STAMPANO IN 3D LA PELLE MALATA PER OSSERVARE LE INFEZIONI DELLA PELLE NEI DIABETICI
 
 
Un team di ricerca coreano della Pohang University of Science and Technology (POSTECH) e della Pusan ​​National University ha stampato in 3D un modello di pelle artificiale in vitro per osservare le malattie della pelle sofferte dai pazienti diabetici.

Secondo i ricercatori, nonostante i continui progressi nella produzione di pelle artificiale con la tecnologia di stampa cellulare 3D, non è stato ancora segnalato un modello di malattia che mostra i processi patologici presenti nella pelle nativa.

Pertanto, il team di ricerca ha intrapreso la modellazione di un tessuto cutaneo malato in 3D con i processi fisiologici che causano e sono associati al diabete di tipo 2 utilizzando una tecnica di stampa cellulare 3D. I ricercatori hanno anche dimostrato la fattibilità del loro nuovo modello di malattia per lo sviluppo di farmaci applicando farmaci di prova.

“Attraverso la stampa cellulare 3D, ora possiamo osservare le malattie della pelle in vitro, senza realmente sperimentarle”, hanno detto i ricercatori. “Prevediamo che sarà un modo per sostituire i modelli animali che sono stati convenzionalmente utilizzati per osservare le malattie della pelle.

“È SIGNIFICATIVO CHE LA SUA APPLICABILITÀ COME MODELLO DI MALATTIA PER LO SVILUPPO DI NUOVI FARMACI SIA STATA DIMOSTRATA”.
 

Secondo l’ American Diabetes Association , i problemi di salute della pelle sono spesso i primi segni visibili del diabete. Il diabete di tipo 2 può peggiorare i problemi della pelle esistenti e causare nuovi problemi, come vesciche, eruzioni cutanee, infezioni fungine e prurito.

Questa reazione si verifica in genere quando il corpo non risponde normalmente all’insulina o non è in grado di produrre abbastanza insulina per mantenere un normale livello di zucchero nel sangue. Le complicanze del diabete a lungo termine con iperglicemia (glicemia alta) tendono ad essere associate a una cattiva circolazione sanguigna, che può compromettere la funzione cellulare e rendere difficile l’auto-guarigione. 

Secondo i ricercatori, le malattie della pelle legate al diabete hanno ancora cure scarsamente efficaci. Nel loro articolo, sottolineano che gli studi precedenti si sono concentrati principalmente sullo sviluppo di modelli animali diabetici per indagare la risposta della pelle e sviluppare farmaci per la guarigione delle ferite, tuttavia le preoccupazioni etiche sull’uso degli animali e la possibilità di imprecisioni dovute alle differenze genetiche tra animali e umani. limitare questo approccio.

Pertanto, il team di ricerca, guidato dal professor Don-Woo Cho e Minjun Ahn di POSTECH e dal professor Byoung Soo Kim della Pusan ​​National University, si è rivolto alla stampa 3D per progettare un modello di pelle umana per offrire previsioni più accurate del comportamento della pelle umana. cellule.

La stampa cellulare 3D è già stata implementata per progettare strati di pelle vascolarizzati come l’ipoderma, il derma e l’epidermide in progetti di ricerca in tutto il mondo. 

Per il loro studio, i ricercatori hanno utilizzato una tecnica di stampa 3D cellulare basata su goccioline per fabbricare fibroblasti della pelle umana diabetica, cellule che costituiscono il tessuto connettivo fibroso e cheratinociti, il tipo primario di cellula trovata nell’epidermide.

Hanno quindi stampato un modello di pelle umana malata incorporando queste strutture all’interno degli strati principali della pelle (epidermide, derma, ipoderma e vasi sanguigni) per creare ferite cutanee che mostravano le proprietà del diabete di tipo 2.

Il team di ricerca ha ipotizzato che quando i cheratinociti normali interagiscono con lo strato dermico costituito da fibroblasti diabetici, si differenziano in epidermide diabetica. 

Durante il loro studio, questa ipotesi è stata dimostrata quando hanno osservato una lenta guarigione delle ferite nel modello di pelle artificiale diabetica, una caratteristica tipica della pelle diabetica. Quando uno strato di tessuto adiposo diabetico contenente vasi sanguigni è stato aggiunto al modello, sono state confermate la resistenza all’insulina, l’ipertrofia degli adipociti, la risposta pro-infiammatoria e la disfunzione vascolare, che sono tutte comunemente osservate nel diabete.

Questi risultati hanno convalidato il modello di pelle artificiale del team di ricerca come uno strumento fattibile per osservare e modellare le malattie della pelle correlate al diabete di tipo 2, al fine di fornire un’ulteriore comprensione del comportamento delle cellule della pelle nei pazienti diabetici.

Per dimostrare le potenziali applicazioni della loro pelle diabetica ingegnerizzata negli studi dermatologici e per i test antidroga, i ricercatori hanno applicato farmaci sperimentali ai canali vascolari del modello per un periodo di tre giorni. Hanno poi osservato la ripristinabilità funzionale dell’epidermide e la ridotta risposta infiammatoria della pelle artificiale.

Andando avanti, il team prevede che il loro modello di pelle artificiale potrebbe aiutare a spianare la strada alla sostituzione dell’uso di animali per osservare e testare le malattie della pelle e, infine, fornire un nuovo modello di malattia per lo sviluppo di farmaci.

Ulteriori informazioni sullo studio possono essere trovate nel documento intitolato: “Ingegneria della pelle umana malata equivalente utilizzando la stampa cellulare 3D per rappresentare i segni distintivi fisiopatologici del diabete di tipo 2 in vitro”, pubblicato sulla rivista Biomaterials. Lo studio è coautore di B. Kim, M. Ahn, W. Cho, G. Gao, J. Jang e D. Cho.

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