La National Science Review di febbraio pubblica un interessante studio cinese su un tessuto artificiale dotato di caratteristiche simili a quelle della muscolatura umana. Diretto da Cheng-Hui Li della Scuola di Chimica e Ingegneria Chimica della Nanjing University e da Pengfei Zheng dell’Ospedale dei Bambini della Nanjing Medical University, il lavoro si basa su un approccio differente da quelli precedentemente utilizzati per la realizzazione di muscolo artificiale, ovvero l’uso di polimeri a memoria di forma. Più nel dettaglio, il team ha utilizzato perfluoropolietere e policaprolattone diolo biocompatibili come base per creare un polimero: le due molecole possono infatti interagire a livello inter e intra molecolare grazie alla presenza di zone cariche elettricamente, strutturandosi in un polimero vero e proprio. Il materiale così ottenuto presenta caratteristiche molto interessanti.
Le caratteristiche del polimero
Il dottor Li sottolinea che questo materiale potrebbe essere utile nella realizzazione di protesi, perché «combina basso modulo e alta resistenza, replicando con successo il miglioramento dato dall’allenamento e le funzioni da attuatore del muscolo naturale».
Se osservato a temperatura ambiente, il polimero si presenta amorfo e caratterizzato da un basso modulo elastico e un’alta elasticità, ma se viene sottoposto a uno stress tensorio, allora le molecole del polimero si allineano e riorientano lungo la direzione della forza, aumentando notevolmente la resistenza alla trazione e la tenacità del materiale. Non solo. Questo materiale ha anche una notevole resistenza alla rottura. Se sottoposto a un ciclo di deformazione, inoltre, le catene di policaprolattone diolo si uniscono a formare una struttura cristallina che ne migliora le qualità, mimando ciò che accade in un muscolo a seguito di un allenamento.
Da ultimo, il materiale mostra una grande memoria di forma, è capace di sollevare oggetti con un peso 5 mila volte superiore al proprio e, se sottoposto a cicli di riscaldamento e raffreddamento, può replicare la contrazione muscolare. Date tutte queste caratteristiche, il team ha già pensato a varie possibili applicazioni in campo clinico. Per questo il materiale è già stato testato su modello animale con lesioni muscolari.
I risultati del test in vivo
Una volta impiantato il tessuto nei topi arruolati allo studio, il team ha potuto osservare come il nuovo materiale sia in grado di agire da scaffold, favorendo la formazione di nuovo tessuto muscolare laddove mancava, con caratteristiche del tutto simili a quello nativo in merito a capacità e forza contrattile. Una valutazione più approfondita ha permesso di verificare che la formazioni di nuovo muscolo va di pari passo con una angiogenesi. Inoltre, date le caratteristiche del materiale, «i topi coinvolti hanno recuperato la propria attività quotidiana, senza incorrere in atrofia muscolare o disfunzioni articolari, come invece può capitare nella chirurgia tradizionale, fatta di suture e immobilizzazioni», sottolinea il dottor Zheng.
Ottima anche la biocompatibilità del materiale. Per le caratteristiche descritte, il team di lavoro pensa che questo materiale abbia potenziale sia nella produzione di protesi che nelle terapie per le patologie muscolari gravi.
Fonte: Peng-Fei Qiu, Lei Qiang, Weiqing Kong, Fang-Zhou Wang, Hong-Qin Wang, Ke-Xin Hou, Yihao Liu, Cheng-Hui Li, Pengfei Zheng, A soft, ultra-tough and multifunctional artificial muscle for volumetric muscle loss treatment, National Science Review, Volume 12, Issue 2, February 2025, nwae422, https://doi.org/10.1093/nsr/nwae422
