Utilizzo delle misure di impedenza come nuovo approccio non distruttivo per la caratterizzazione di scaffold biologici

La ricerca nell'ambito dell'ingegneria tissutale e della medicina rigenerativa ha subito importanti sviluppi negli ultimi anni, con la realizzazione di sistemi di coltura cellulare 3D. L'utilizzo di idrogel polimerici, in particolare, si è rivelato un'importante risorsa sia nello sviluppo di nuove terapie, sia in studi di differenziamento. La valutazione delle caratteristiche degli scaffold e delle popolazioni cellulari al loro interno, tuttavia, risulta ancora associata a numerose limitazioni, quali la necessità di disgregare la struttura o di compromettere la vitalità cellulare. Lo sviluppo di approcci di misura non distruttivi e in grado di effettuare valutazioni in real-time, migliorerà significativamente la qualità e l'affidabilità della sperimentazione in-vitro. Il lavoro presentato in questa tesi consiste in uno studio preliminare di caratterizzazione di idrogel vuoti attraverso misure di impedenza, che affianca alle valutazioni ottenute con uno strumento professionale, le misure di un impedenziometro portatile e a basso costo, realizzato specificatamente per questa applicazione. Oltre alla caratterizzazione elettrica di idrogel di alginato a diverse concentrazioni di calcio, vengono descritte la scelta dei componenti hardware del sistema portatile e le caratteristiche dei software di acquisizione e analisi, realizzati in ambienti Arduino e Matlab rispettivamente. Benché non completamente ottimizzato, questo metodo ha rilevato una correlazione inversa tra concentrazione di calcio e impedenza a bassa frequenza che si è mantenuta consistente nei due strumenti. La valutazione d'impedenza a diverse frequenze, inoltre, apre la possibilità di misurare anche altri parametri, come può essere la vitalità di una popolazione di cellule, a frequenze superiori. Queste caratteristiche rendono l'approccio proposto molto promettente e potenzialmente in grado di promuovere il passaggio da sistemi di coltura tradizionale ad approcci 3D più accurati e affidabili.