Alghe stampate in 3D: tessuti ossigenati e cibi più nutrienti

A partire dall’uomo nel suo complesso alla più piccola cellula che lo compone, la vita è possibile solo in presenza di un’adeguata quantità di ossigeno e lo stesso vale per i tessuti umani realizzati in laboratorio. Se da un lato, infatti, l’ingegneria tissutale continua a compiere passi da gigante nella produzione in vitro di organi 3D funzionali per sostituire totalmente o parzialmente una componente del corpo umano “difettosa”, dall’altro lato è necessario che le nuove cellule create ricevano sufficiente ossigeno per non morire.

I bioingegneri della Harvard Medical School e del Brigham and Women’s Hospital di Cambridge hanno realizzato delle alghe stampate in 3D capaci di fornire ossigeno ai tessuti ingegnerizzati. Il loro approccio innovativo, descritto sulla rivista Matter, potrebbe aprire nuovi scenari per la medicina rigenerativa, lo sviluppo di farmaci e l'ingegneria degli alimenti.

I tessuti prodotti artificialmente in provetta devono ricevere un continuo apporto di ossigeno affinché le cellule possano sopravvivere, crescere e funzionare. In passato si è provato a integrare dei biomateriali donatori di ossigeno, ma questi non si sono dimostrati abbastanza durevoli e a volte si sono rivelati tossici per le cellule stesse a causa del rilascio di perossido di idrogeno. I ricercatori hanno dunque pensato di ricorrere a una strategia simbiotica che unisse le cellule umane ad un'alga eucariote unicellulare chiamata Chlamydomonas reinhardtii.

Alghe e tessuti umani: un’ottima simbiosi

I ricercatori hanno creato una specie di “inchiostro vivente” formato dalle cellule dell’alga, da cellule epatiche umane e da cellulosa, si forma così una matrice tridimensionale molto solida. Facendo la fotosintesi, le cellule dell'alga producono ossigeno essenziale per le cellule umane, che riescono così a crescere ad alta densità producendo proteine specifiche del fegato. Allo stesso tempo, l'anidride carbonica rilasciata dalle cellule umane va a nutrire l'alga.

Una volta raggiunto un buon equilibrio, i ricercatori hanno rimosso la cellulosa: si sono così formati dei microcanali che sono stati riempiti con cellule dei vasi sanguigni in modo da creare una rete vascolare. Questa tecnologia, per quanto affascinante, "non può essere immediatamente applicata all'uomo" necessita di ulteriori studi per esaminare la biosicurezza, tossicità e immuno-compatibilità delle alghe per la loro applicazione in vivo.

Ulteriore ambito di applicazione di queste alghe è dato dal fatto che rappresentano una fonte di diversi composti bioattivi come proteine, carboidrati, acidi grassi polinsaturi, carotenoidi, vitamine e minerali essenziali quindi, se incorporati, possono aumentare il valore nutritivo dei prodotti alimentari, fornendo così molteplici benefici per la salute.