Whole organ engineering : small intestine re-vascularization

Despite the great advances in medicine and increasing awareness of organ donation issues, the gap between supply and demand continues to widen. Regenerative medicine might be an alternative way to bridge this gap. The aim of this work is developing and testing new devices that shall allow a physiological rebuild of functional tissues/organs. The fundamental components of a regenerative therapy are: cells, biomaterial scaffolds and signals, Figure 1. They can be use alone or in combination, to create complextherapeutic strategies. The cell source for regenerative therapy can be divided according to: immunogenicity, origin or potency. Stem cells have the remarkable potential to originate many different cell types during early life and growth but can be found in both embryos and adults. Scaffolds are 3D biomaterial structures useful to grow cell in vitro and in vivo. Scaffold biomaterials can be either synthetic or biological. Good biological substrates currently available are matrigel and decellularized ECM. There are two kind of signals: chemical and physical. Cell types, scaffolds and signals can be combined in different ways to reach the best configuration to achieve the best outcome based on the application. Bioreactors are devices in which biological/biochemical processes develop under a closely monitored and tightly controlled environment. One of the principal issues of tissue engineering is the difficult to produce big tissue mass, mainly due to the lack of sufficient oxygen and nutrient supply to survive, and consequently to function properly. Despite vasculogenesis, the process that drives the first vascular network formation in the embryo, further expansion of the primary and secondary vascular plexus occurs by the process of angiogenesis. Many cell types are involved in this process: ECs, EPCs,PCs, SMCs and inflammatory cells. The main aim of this work is developing bioreactors to improve the recellularization of vessels in decellularized rat intestine and validate the model.

Nonostante i grandi progressi nella medicina e la crescente consapevolezza delle questioni relative alla donazione di organi, il divario tra domanda e disponibilità continua ad aumentare. La medicina rigenerativa potrebbe essere un modo alternativo per colmare questo divario. Lo scopo di questo lavoro è lo sviluppo e la sperimentazione di nuovi dispositivi che consentano una ricostruzione fisiologica dei tessuti/organi funzionali. Le componenti fondamentali di una terapia rigenerativa sono: le cellule, gli scaffold biocompatibili ed i segnali. in combinazione, per creare complesse strategie terapeutiche. L’origine cellulare per la terapia rigenerativa può essere classificata in base a: immunogenicità, provenienza o potenzialità. Le cellule staminali hanno la capacità di originare molti tipi di cellule differenti durante i primi anni di vita e la crescita, ma possono essere trovati sia negli embrioni che negli adulti. Gli scaffold sono bio-strutture utili a coltivare le cellule in vitro ed in vivo. I biomateriali dello scaffold possono essere sintetici o biologici. Ottimi substrati biologici attualmente disponibili sono il matrigel e l’ECM decellularizzata. Esistono due tipi di segnali che possono essere dati alle cellule: segnali chimici e fisici. La scelta del tipo di cellule, gli scaffold ed i segnali possono essere combinati in modi diversi per ottenere la migliore configurazione possibile in base all’applicazione. I bioreattori sono dispositivi in cui i processi biologici/biochimici si sviluppano sotto un ambiente strettamente controllato. Una delle principali questioni dell’ingegneria tissutale è la difficoltà di produrre grandi masse di tessuto (o interi organi), soprattutto a causa della mancanza di sufficiente ossigenazione e di nutrienti necessari per sopravvivere e di conseguenza funzionare correttamente. A parte la vasculogenesi, il processo che guida la formazione della rete vascolare primitiva nell’embrione, l’ulteriore espansione del plesso vascolare primario e secondario è costituita dal processo di angiogenesi. Molti tipi di cellule sono coinvolti in questo processo: ECs, EPCs, PCs, SMCs e cellule infiammatorie. Lo scopo principale di questo lavoro è quello di sviluppare bioreattori per migliorare la ricellulazione dei vasi in intestino decellularizzato di ratto e convalidare il modello.