Studio e progettazione hardware di un sistema di tomografia di impedenza per l’ingegneria dei tessuti

La capacità di ricreare in laboratorio tessuti e organi ingegnerizzati, che possano andare a sostituire tessuti e organi biologici, danneggiati o malati, rappresenta la sfida principale dell’ingegneria tissutale. Affinché questo sia possibile, senza alcun intoppo, è necessario che i due tessuti siano quanto più simili possibile dal punto di vista morfologico e funzionale. In genere per realizzare questi tessuti è necessaria una struttura tridimensionale, detta scaffold, capace di fornire supporto alle cellule impiantate al suo interno. Inoltre, è necessario che essa sia biocompatibile e capace di trasmettere gli stimoli meccanici che consentono alle cellule di differenziare. Per studiare quindi la biocompatibilità dello scaffold e valutare i processi cellulari che hanno luogo in esso, spesso si ricorre ad analisi istologiche, le quali, però, portano a sezionare lo scaffold. In alternativa, si potrebbe ricorrere all’Electrical Impedance Tomography (EIT), la quale consente non solo di mantenere l’integrità del costrutto in esame, ma anche di migliorare la qualità del monitoraggio in termini di accuratezza e risoluzione temporale, oltre a ridurre i costi legati agli esperimenti. In questo elaborato di tesi ci si è occupati proprio della progettazione di un sistema EIT tridimensionale in grado di monitorare lo stato di scaffold contenenti cellule ossee, con lo scopo di studiare i vari processi cellulari che hanno luogo dal momento in cui tali cellule sono seminate. La tesi ha inizio con una revisione dello stato dell’arte, la quale si focalizza principalmente sui protocolli di acquisizione che vengono adottati, sui metodi di sensing e sull’architettura hardware del generico sistema EIT. Dopodiché si procede con la parte progettuale vera e propria, a partire dalla scelta dei componenti, sino alla fase di simulazione del circuito realizzato. A tale fine si è ritenuta necessaria anche una fase di modellazione dello scaffold biologico dal punto di vista elettrico.