Ottimizzazione del sistema di controllo e definizione di protocolli di stimolazione dinamica di endotelio vascolare in coltura

The onset of atherosclerosis, a chronic inflammatory disease characterized by the formation of lipid plaques (atheromas) in the intimate and medium tunics of medium/large arteries, is associated with several systemic risk factors. However, several types of research highlight how a multidirectional hemodynamic stress agent on endothelial cells plays a key role in the onset of pathology. Several devices (such as PPFCs) are proposed in the literature to investigate the correlation between the pathology and the state of stress of the cells; however, none of these can reproduce a multidirectional flow. The object of this work, Multidirectional Shear Stress Bioreactor (MSSB), aims to investigate more specifically the correlation between the pathology and the multi-directionality of the flow, recreated by applying specific rotation protocols on the cell sample. In addition, thanks to a specific housing, it is possible to solicit not only cellular monolayers, but also tissue samples millimeter thick. This study, in the face of an accurate optimization of the device control system, aims therefore to define new protocols for the dynamic stimulation of cellular monolayers in culture, preparation for the preliminary phase of the in vitro biological campaign, carried out in collaboration with the IRCCS San Raffaele Hospital in Milan.

L’insorgenza dall’aterosclerosi, patologia infiammatoria cronica caratterizzata dalla formazione di placche lipidiche (ateromi) nelle tuniche intima e media delle arterie di medio/grosso calibro, è associata a diversi fattori di rischio sistemici. Tuttavia, diverse ricerche evidenziano come una sollecitazione emodinamica multidirezionale agente sulle cellule endoteliali gioca un ruolo chiave nell’insorgenza della patologia. In letteratura vengono proposti diversi dispositivi (come le PPFC) al fine di indagare la correlazione tra la patologia e lo stato di sollecitazione delle cellule; tuttavia, nessuno di questi risulta in grado di riprodurre un flusso multidirezionale. Il dispositivo oggetto del presente lavoro, Multidirectional Shear Stress Bioreactor (MSSB), si pone l’obiettivo di indagare più nello specifico la correlazione tra l’insorgenza della patologia e la multidirezionalità del flusso, ricreata mediante l’applicazione di protocolli di rotazione specifici sul campione cellulare. Inoltre, grazie ad uno specifico alloggiamento, è possibile sollecitare non solo monolayer cellulari, ma anche campioni tissutali vasali dallo spessore millimetrico. Il presente studio, a fronte di un’accurata ottimizzazione del sistema di controllo del dispositivo, si pone quindi l’obiettivo di definire nuovi protocolli per la stimolazione dinamica di monolayer cellulari in coltura, propedeutici per la fase preliminare della campagna biologica in vitro, eseguita in collaborazione con l’IRCCS Ospedale San Raffaele di Milano.