Caratterizzazione delle proprietà elastiche di un tessuto biologico artificiale neuronale

Il lavoro di tesi, frutto di uno stage svolto presso l'INRiM di Torino, è incentrato sulla caratterizzazione delle proprietà meccaniche di materiali utilizzati come tessuti biologici artificiali (scaffolds): si tratta di materiali biocompatibili che svolgono il ruolo di matrici extracellulari 3D e mimano struttura e proprietà fisiche di un tessuto vivente. In vista di applicazioni in vitro (tessuti di supporto) e in vivo (tessuti sostitutivi), l'attività sperimentale svolta si è focalizzata sullo studio della risposta elastica di tali materiali, sulla base di accurate misure di forza applicata (stress) e deformazione indotta (strain), ovvero sulla determinazione del modulo di Young. Nella prima parte del lavoro sono stati studiati materiali costituiti da carbonato di calcio e Agar, Carragina o Gellan Gum diluiti in acetato di zinco, le cui proprietà fisiche e meccaniche sono state indagate sperimentalmente in funzione della temperatura e della velocità di deformazione (strain-rate). Nella seconda parte del lavoro lo studio è stato focalizzato sulla caratterizzazione di un nuovo gel utilizzato come tessuto neuronale artificiale di supporto e sostituzione (Nature, 515, 2014, pp. 274 ¿ 278), costituito da una matrice extracellulare di sarcoma EHS animale. Al fine di indagare le proprietà meccaniche di questo misurando ultra-soft, le misure sul campione sono state eseguite con tre diverse tecniche: in parallelo alla tradizionale misura quasi-statica, basata su cicli di compressione-trazione e misure di stress-strain, è stato sviluppato un metodo di misura dinamico, basato sulla determinazione della frequenza di risonanza, per garantire una misura non invasiva. Infine, per completare il ventaglio di tipologie di misura e come sviluppo futuro dell'attività, si è effettuato uno studio preliminare per determinare il modulo di Young di superficie tramite il metodo della nano-indentazione, utilizzando un AFM (Atomic Force Microscopy).