Piccole quantità di calore generate da nanoprismi di oro inseriti all’interno di tessuti, a seguito di illuminazione infrarossa, possono promuovere il processo di rigenerazione cellulare, aumentandone l’efficienza e aprendo prospettive innovative nel campo della medicina rigenerativa. È la scoperta di un gruppo di ricerca del Cnr-Isasi di Pozzuoli, pubblicata su Advanced Functional Materials
Può una ferita essere guarita con la luce? Questa domanda, in medicina rigenerativa, ha trovato una risposta nello studio dell’Istituto di Scienze Applicate e Sistemi Intelligenti “Eduardo Caianiello” del Consiglio Nazionale delle Ricerche di Pozzuoli (CNR-ISASI). Il team di ricerca Nanobiomolecular Group ha dimostrato che è possibile promuovere la rigenerazione dei tessuti utilizzando nanoprismi d’oro attivati dalla luce nel vicino infrarosso.
Il processo rigenerativo
Lo studio, pubblicato su Advanced Functional Materials, è stato condotto in collaborazione con l’Instituto de Nanociencia y Materiales de Aragón di Saragozza, Spagna. I ricercatori hanno scoperto che piccole quantità di calore generate dai nanoprismi d’oro, quando illuminati da luce NIR, possono favorire la rigenerazione cellulare attraverso l’attivazione delle cellule staminali.
Applicazioni in medicina rigenerativa
La ricerca apre nuove prospettive nel campo della medicina rigenerativa. Claudia Tortiglione, ricercatrice del CNR-ISASI che ha coordinato il gruppo italiano, spiega: “Uno degli obiettivi della medicina rigenerativa è riattivare le cellule staminali nel tessuto lesionato e promuovere i processi di rigenerazione, piuttosto che il riparo, che raramente ripristina la funzionalità e la morfologia originali del tessuto.”
La rigenerazione, presente in tutti gli organismi viventi grazie a fattori genetici e biochimici, è anche regolata da stimoli fisici come calore, campi elettrici e luce. Questi stimoli coordinano il processo di guarigione delle ferite. L’effetto della luce e del calore sulla rigenerazione è noto: nella vita quotidiana, usiamo impacchi caldi o cerotti termici per ridurre l’infiammazione e migliorare la circolazione sanguigna.
Studi su Hydra vulgaris
Mentre negli esseri umani adulti la rigenerazione è limitata a organi come la pelle e il fegato, alcuni organismi invertebrati, come l’Hydra vulgaris, mostrano un potenziale rigenerativo massimo. Il team ha concentrato i propri studi su questi organismi, dimostrando che il trattamento con nanoheaters – nanomateriali che producono calore quando fotostimolati – accelera la rigenerazione della testa, la capacità riproduttiva e il tasso di proliferazione delle cellule staminali.
“In animali come l’Hydra vulgaris, la rigenerazione è dovuta alla presenza di cellule staminali,” aggiunge Tortiglione. “Lo studio delinea i meccanismi molecolari che migliorano l’efficienza della rigenerazione, identificando i geni dello sviluppo e quelli coinvolti nella risposta allo stress termico, riattivati anticipatamente grazie all’illuminazione dei nanoprismi.” Utilizzando analisi termografica, i ricercatori hanno misurato il calore prodotto dai nanoheaters intracellulari, rivelando Hydra come un “termometro vivente” per testare le prestazioni di questi materiali innovativi.
La funzione dei nanoheaters
Questi risultati, che uniscono nanofotonica e biologia rigenerativa, rivelano una nuova funzione dei nanoheaters nel controllo dei meccanismi molecolari alla base della staminalità cellulare. “Le nuove strategie di medicina rigenerativa permetteranno di usare la luce per la guarigione delle ferite,” conclude Tortiglione, aprendo la strada a trattamenti più efficaci e meno invasivi per la rigenerazione dei tessuti umani.
Annachiara Albanese
