Studio di interfacce bio-polimeriche per la stimolazione ottica di colture cellulari

Questo lavoro è centrato sullo studio delle interazioni tra substrati polimerici ed un ambiente biologico, per realizzare interfacce organiche in grado di stimolare otticamente delle colture cellulari. La possibilità di controllare otticamente l’attività elettrica di singole cellule costituisce un argomento di ricerca molto attuale, e diverse tecniche sono state proposte in letteratura. L’approccio utilizzato in questa tesi consiste nell’utilizzo di materiali polimerici fotosensibili, posti a diretto contatto con la coltura cellulare. In particolare, le interfacce sono costituite da film sottili di semiconduttori organici a base tiofenica, preventivamente ricoperti da proteine di adesione cellulare (fibronectina), e colture cellulari secondarie (HEK-293). Scopo del presente lavoro è la caratterizzazione dell’interazione polimero-fibronectina e del processo di trasduzione dell’informazione polimero-cellula. L’uso di una microbilancia al quarzo ha permesso di valutare quantitativamente l’adsorbimento specifico della fibronectina al substrato polimerico. La caratterizzazione delle interfacce bio-polimeriche è stata realizzata acquisendo gli spettri di assorbimento dei dispositivi, conducendo dei test di caratteristica tensione-corrente, valutando il potenziale superficiale sviluppato in assenza di cellule e sotto stimolo luminoso, ed infine effettuando studi di vitalità cellulare per stabilirne la biocompatibilità. L’uso di tecniche elettrofisiologiche ha consentito lo studio dettagliato dell’interazione tra polimero e cellula, identificando i meccanismi fisici alla base del processo di fototrasduzione. Nel complesso, le interfacce bio-polimeriche caratterizzate in questa tesi rappresentano un’utile piattaforma per la stimolazione ottica di colture cellulari in vitro, con evidenti vantaggi rispetto ad altri metodi preesistenti. Tuttavia, esse possono trovare applicazione in vivo solo mediante opportuni impianti. Per questo, a conclusione del lavoro, sono stati investigati anche approcci complementari, basati su emulsioni di microfibre tiofeniche fotosensibili, iniettabili direttamente nella soluzione extracellulare e, in prospettiva, nel tessuto di interesse.