È possibile favorire il processo di rigenerazione dei tessuti in organismi trattati con nanoprismi di oro e illuminati con luce nel vicino infrarosso.

A dimostrarlo è uno studio del gruppo di ricerca Nanobiomolecular group dell’Istituto di Scienze applicate e sistemi intelligenti "Eduardo Caianiello" del Consiglio nazionale delle ricerche di Pozzuoli (Cnr-Isasi).

Lo studio, pubblicato su Advanced Functional Materials, è stato condotto in collaborazione con l’Instituto de Nanociencia y Materiales de Aragón di Saragozza, in Spagna, e descrive come piccole quantità di calore generate da nanoparticelle di oro a seguito di illuminazione infrarossa (NIR) possano favorire il processo di rigenerazione cellulare mediante attivazione delle cellule staminali.

La ricerca apre prospettive innovative nel campo della medicina rigenerativa: «Uno degli obiettivi della medicina rigenerativa – sottolinea Claudia Tortiglione, ricercatrice del Cnr-Isasi che ha coordinato il gruppo italiano, composto anche dai ricercatori Angela Tino e Massimo Rippa - è la possibilità di riattivare le cellule staminali nel tessuto lesionato e promuovere i processi che portano alla rigenerazione del tessuto piuttosto che al riparo, che raramente riesce a ripristinare la morfologia e la funzionalità del tessuto esistenti prima della lesione. In tutti gli organismi viventi – spiega - la rigenerazione avviene grazie a fattori genetici e biochimici che agiscono a livello cellulare ed è anche regolata da stimoli fisici quali calore, campi elettrici, luce e così via, che rivestono ruoli fondamentali per coordinare grandi numeri di cellule nel processo di guarigione della ferita».

Mentre il corpo umano allo stadio adulto riesce a rigenerare solo alcuni organi come pelle e fegato, nel mondo animale esistono organismi invertebrati, come l’idra e la planaria, in cui il potenziale di rigenerazione tessutale è massimo. Proprio su esemplari di Hydra vulgaris il team ha concentrato i propri studi, dimostrando come il trattamento con nanoheaters, cioè nanomateriali che producono calore quando fotostimolati, aumenti la velocità di rigenerazione della testa, della capacità riproduttiva e del tasso di proliferazione delle cellule staminali dell’animale.

«In animali come l’Hydra vulgaris questa capacità di rigenerare parti amputate è dovuta alla presenza di cellule staminali: per questo – precisa la ricercatrice - la nostra sfida era orientata a capire come riattivare le cellule staminali nel tessuto umano adulto. Lo studio delinea i meccanismi molecolari alla base dell’aumentata efficienza di rigenerazione, identificando i geni chiave dello sviluppo e i geni coinvolti nella risposta allo stress termico che vengono riattivati in anticipo rispetto ai tempi normali grazie all’illuminazione dei nanoprismi. Inoltre, mediante analisi termografica viene stimata la quantità di calore prodotta dai nanoheaters intracellulari, rivelando Hydra come un termometro vivente per testare le prestazioni di questi innovativi materiali».

Questi risultati, «a cavallo tra la nanofotonica e la biologia rigenerativa, fanno luce su una nuova funzione dei nanoheaters nel controllo di meccanismi molecolari alla base della staminalità cellulare – conclude Tortiglione - e aprono nuove strategie di medicina rigenerativa che permetteranno di utilizzare la luce per la guarigione delle ferite».