Studio della risposta nanomeccanica dei glicosamminoglicani della cartilagine mediante modelli molecolari

La maggior parte delle proprietà meccaniche del tessuto cartilagineo sono dovute alle interazioni molecolari della sua matrice extracellulare con una fase fluida formata da acqua e ioni. In questo studio ci si è focalizzati su un particolare costituente di questa matrice, un proteoglicano (PG) denominato aggrecano. Questa molecola è composta da una struttura di natura proteica composta da tre domini globulari e due domini dove, grazie a proteine linker vengono innestati dei glicosamminoglicani (GAG), in particolare il condroitin solfato (CS) e il keratan solfato (KS). È stato caratterizzato il comportamento biomeccanico del CS, poiché esso contribuisce in maniera rilevante alla risposta a stimoli meccanici di compressione dell’aggrecano, e quindi del tessuto cartilagineo. Sono state misurate tre proprietà meccaniche (pressione osmotica, lunghezza persistente, resistenza a compressione) e per poter ottenere uno studio preciso e completo sono stati utilizzati gli strumenti di modellistica computazionale, senza i quali non sarebbe stato possibile ottenere risultati dipendenti unicamente da una variabile. Infatti il comportamento di questa molecola dipende da svariati parametri, e solamente attraverso uno studio computazionale con un grado di dettaglio atomico si possono capire i meccanismi che stanno alla base del tessuto cartilagineo. I risultati ottenuti hanno permesso comprendere meglio il comportamento molecolare della catena di CS. Questo studio potrà servire alla progettazione di molecole artificiali che possano mimare il comportamento dell’aggrecano. Queste molecole potranno essere inserite in scaffolds in modo da aiutare l’ingegneria dei tessuti nello sviluppo di tessuto cartilagineo partendo unicamente da una biopsia di condrociti, operazione ad oggi molto faticosa.