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Impalcature per l'ingegneria tissutale

1990
  • Robert Langer
  • Joseph Vacanti
Impalcatura biomateriale per la rigenerazione dei tessuti nelle scienze mediche.

(generate image for illustration only)

Uno scaffold per l'ingegneria tissutale è una struttura biomateriale tridimensionale porosa che funge da modello temporaneo per la rigenerazione tissutale. È progettato per supportare l'adesione, la migrazione, la proliferazione e la differenziazione cellulare, guidando la formazione di nuovo tessuto funzionale. Le proprietà chiave includono biocompatibilità, biodegradabilità, adeguata resistenza meccanica, elevata porosità e una rete di pori interconnessi per consentire il trasporto di nutrienti e rifiuti.

The design of a tissue engineering scaffold is a complex optimization problem. The material choice is critical; natural polymers like collagen and alginate offer excellent biocompatibility but may have poor mechanical properties, while synthetic polymers like poly(lactic-co-glycolic acid) (PLGA) and polycaprolactone (PCL) offer tunable degradation rates and mechanical strength. The scaffold’s architecture is equally important. High porosity and an interconnected pore structure are essential for cell infiltration and the diffusion of oxygen, nutrients, and metabolic waste. Pore size must be optimized for the specific cell type to facilitate adhesion and tissue formation. Advanced fabrication techniques are used to control these architectural features. For example, electrospinning uses a high voltage to draw a polymer solution into nanofibers that mimic the natural extracellular matrix (ECM). Produzione additiva (3D printing) allows for the creation of patient-specific scaffolds with precise geometries derived from medical images like CT scans. Furthermore, scaffolds can be functionalized by incorporating growth factors, signaling molecules, or nanoparticles to actively direct cell behavior. The ideal scaffold degrades via hydrolysis or enzymatic action at a rate that matches the rate of new tissue formation, gradually transferring mechanical load to the nascent tissue until the scaffold is completely replaced by healthy, functional host tissue. Bioreactors are often used to mature these constructs in vitro by providing controlled flow and mechanical stimuli before implantation.

UNESCO Nomenclature: 3201
– Medical sciences

Tipo

Dispositivo fisico

Interruzione

Rivoluzionario

Utilizzo

Emerging Technology

Precursori

  • sviluppo di polimeri biodegradabili come pga e pla per suture
  • progressi nelle tecniche di coltura cellulare
  • comprensione delle interazioni cellula-matrice extracellulare (ECM)
  • scoperte dei fattori di crescita e del loro ruolo nello sviluppo dei tessuti

Applicazioni

  • rigenerazione di ossa e cartilagini
  • ingegneria di innesti cutanei per vittime di ustioni
  • creazione di vasi sanguigni e valvole cardiache
  • riparazione del danno ai nervi mediante condotti guida
  • sviluppo di organi bioartificiali come fegati e vesciche

Brevetti:

NA

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Related to: tissue engineering, scaffold, biomaterial, porous, biodegradable, cell adhesion, regeneration, 3d printing, electrospinning, plga.

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Contesto storico

Impalcature per l'ingegneria tissutale

1969
1976-05-28
1980
1990
1965
1970
1980
1980

(se la data non è nota o non è rilevante, ad esempio "meccanica dei fluidi", viene fornita una stima approssimativa della sua notevole comparsa)

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