Gel stile kirigami per modellare tessuti, per ora solo in laboratorio

Piegate un foglio di carta, praticate qualche taglio, apritelo e otterrete un fiocco di neve. È il kirigami, che gli ingegneri hanno adottato per strutture dispiegabili per veicoli spaziali e per i semiconduttori. Al College of Engineering dell'University of Illinois Chicago, un team ha ora applicato la stessa logica a gel morbidi capaci di ospitare cellule vive, per costruire forme che imitano le strutture tissutali del corpo umano.

Le tecniche del kirigami conferiscono a materiali piatti e rigidi nuova elasticità e flessibilità, e permettono di rimodellare un materiale senza cambiarne la composizione. Il suo potenziale è stato esplorato nella tecnologia indossabile e nell'ottica, ma, come ha spiegato Gasvoda, non in modo immediato nell'ingegneria tissutale né con materiali morbidi e gelatinosi che ospitano cellule. Secondo il team, gli approcci convenzionali «hanno faticato a riprodurre alcune di queste strutture, in particolare quelle con curvature complesse e altre caratteristiche intricate».

Il meccanismo si basa su due idee. La prima è l'idrogel stesso, un gel ricco d'acqua a base di gelatina e alginato, un polimero naturale derivato dalle alghe. La seconda è la fotolitografia, una tecnica che usa la luce strutturata per creare zone con densità di reticolazione diverse, cioè zone in cui le catene polimeriche sono legate tra loro più o meno strettamente. I ricercatori hanno progettato una cornice esterna rigida che mantiene la sua forma nel terreno di coltura, mentre le zone interne assorbono il mezzo e si espandono. La differenza fa sì che la costruzione si pieghi, si ripieghi e si trasformi nel tempo, ed è ciò che l'articolo chiama «4D»: una struttura tridimensionale la cui forma cambia con il passare del tempo. Le costruzioni assumono la forma definitiva senza ulteriori manipolazioni da parte dei ricercatori.

Il risultato è ancora una dimostrazione di laboratorio. Il team ha mostrato che la piattaforma può generare geometrie complesse insieme alla formazione di nuovo tessuto, ma non è ancora stata testata sugli animali, e gli autori non indicano alcuna data per questa fase. Il loro obiettivo a lungo termine è il trasferimento clinico, che sarebbe un ulteriore stadio.

Per i pazienti, per ora non cambia nulla. Per gli ingegneri tissutali, l'approccio offre un nuovo modo di programmare la forma di una costruzione invece di scolpirla a mano. Se seguiranno gli studi sugli animali, i bersagli dichiarati dal team sono tessuti cartilagineo, osseo, tracheale e vascolare, le strutture le cui intricate forme tridimensionali sono state più difficili da riprodurre.