Studio in silico dell'effetto della compressione su uno scaffold di alginato con a bordo cellule staminali da indurre verso il fenotipo osseo.

L’ingegneria dei tessuti applica principi dell’ingegneria e delle scienze della vita alla realizzazione di costrutti in grado di sostituire o riparare tessuti od organi danneggiati attraverso l’utilizzo di cellule a bordo di scaffold e stimoli solubili o fisici. L’integrazione di questi elementi genera sistemi complessi che possono essere descritti e studiati attraverso modelli computazionali, ovvero modelli matematici che sfruttano la simulazione computerizzata per analizzarne il comportamento. SALSA (ScAffoLd SimulAtor) è uno strumento computazionale general purpose in grado di simulare il comportamento di una popolazione di cellule coltivate a bordo di uno scaffold 3D. Il presente lavoro di tesi si propone di estendere SALSA, integrandovi l’analisi dell’effetto di uno stimolo meccanico virtuale degli scaffold. In particolare, è stata simulata la compressione ciclica di scaffold di alginato con a bordo cellule staminali, utilizzando 10 diversi protocolli di stimolazione. L’analisi comparata dei risultati di questa analisi ha permesso di individuare la condizione associata ad una migliore induzione del fenotipo osseo, ovvero cicli di stimolazione doppia quotidiana, ad 1 Hz, per almeno il 70% della durata della prova. Questo studio computazionale ha anche evidenziato un comportamento emergente: la compressione ciclica favorisce il processo proliferativo delle cellule staminali e, in alcuni casi, il mantenimento di questa popolazione nel tempo. I risultati presentati in questo elaborato sono coerenti con dati sperimentali pubblicati in letteratura.